WO2022070766A1 - 電気機器システム及び電池パック - Google Patents

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WO2022070766A1
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medium
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勇人 山口
智雅 西河
智 松野
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工機ホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric device system in which a plurality of battery packs are attached to any of a plurality of electric devices and operated.
  • Electric devices such as electric tools are now driven by battery packs using secondary batteries such as lithium-ion batteries, and electric devices are becoming cordless.
  • an electric device including a voltage switching type battery pack in which the output voltage can be switched and shared between electric devices having different voltages, and an electric device main body configured to use such a voltage switching battery pack.
  • the system has also been put into practical use.
  • the voltage switching type battery pack described in Patent Document 1 is very convenient because the output voltage can be automatically switched only by attaching it to the corresponding electric device main body.
  • a voltage switching type battery pack if a voltage switching type battery pack capable of outputting a higher voltage or a voltage switching battery pack capable of outputting a lower voltage can be newly added to the electric equipment system, the user will be widely prepared and different. It is thought that it will be more convenient because the voltage switching type battery pack can be used properly according to the application. It is possible to make a high-voltage electric device by providing a plurality of battery pack mounting portions so that a plurality of battery packs can be mounted, but it is complicated because it is necessary to handle a plurality of battery packs together. .. Further, since there are a plurality of battery pack mounting portions, the battery pack mounting portion becomes large and difficult to handle.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an electric device system corresponding to a wide range of voltages. Another object of the present invention is to provide an electrical equipment system including a battery pack capable of supporting a voltage different from the voltage of the existing voltage switching type battery pack while maintaining compatibility with the existing voltage switching type battery pack. To provide. Still another object of the present invention is to provide an electric device system using a three-voltage battery pack capable of outputting three voltages of low voltage, medium voltage, and high voltage.
  • a low / medium voltage battery pack capable of outputting low voltage or medium voltage
  • a medium / high voltage battery pack capable of outputting medium voltage or high voltage
  • a low / medium voltage battery pack capable of outputting medium voltage or high voltage
  • a low-voltage device body that is connected to and configured to receive a low-voltage supply
  • a medium-voltage device body that is connected to a low / medium-voltage battery pack and a medium / high-voltage battery pack and is configured to receive a medium-voltage supply.
  • An electrical equipment system is realized that has a high voltage equipment body that is connected to a medium / high voltage battery pack and configured to receive a high voltage supply.
  • the low / medium voltage battery pack and the medium / high voltage battery pack of the electric equipment system each have a plurality of cell units
  • the medium voltage equipment main body has a plurality of the battery packs when connected to the low / medium voltage battery pack. It has a medium-voltage series terminal for connecting cell units in series, and a medium-voltage parallel terminal for connecting a plurality of cell units of the battery pack in parallel when connected to a medium / high voltage battery pack.
  • the medium voltage device body When the medium voltage device body is connected to the medium / high voltage battery pack, the medium voltage series terminals are not connected to any of the terminals.
  • the high voltage device main body has a high voltage series terminal for connecting a plurality of cell units of the battery pack in series when connected to the medium / high voltage battery pack.
  • a medium / high voltage battery pack is a pair of first output terminals connected to one positive electrode and a negative electrode of a plurality of cell units, and a plurality of cell units. It has a pair of second output terminals connected to another one positive electrode and a negative electrode, and the high voltage device main body is connected to one of the positive electrode and the negative electrode of the pair of first output terminals.
  • the high voltage series terminal has a pair of input terminals and a second input terminal connected to the other of the positive electrode and the negative electrode of the pair of second output terminals, and the high voltage series terminal is a positive electrode and a negative electrode of the pair of first output terminals. And one of the positive and negative electrodes of the pair of second output terminals.
  • the medium / high voltage battery pack is connected to a substrate arranged above the plurality of cell units and one positive electrode and a negative electrode of the plurality of cell units extending upward from the substrate. It has a pair of first output terminals and a pair of second output terminals extending upward from the substrate and connected to another positive electrode and a negative electrode of a plurality of cell units, and a pair of first outputs.
  • Each of the terminal and the pair of second output terminals has a connection portion connected to the input terminal of the medium voltage device main body and an avoidance portion between the connection portion and the board to avoid the medium voltage series terminal. ..
  • a battery pack having a plurality of cell units and output terminals connected to each of the plurality of cell units, the three voltages capable of outputting low / medium / voltage.
  • One of the battery pack and the low / medium voltage battery pack capable of outputting low / medium voltage can be connected to the trivoltage battery pack, and the high voltage is supplied from the connected trivoltage battery pack. It is configured to receive medium voltage from the connected high voltage device body and the tri-voltage battery pack or low / medium voltage battery pack that can be connected and connected to the tri-voltage battery pack or low / medium voltage battery pack battery pack.
  • a low voltage configured to receive low voltage from a tri-voltage battery pack or a low / medium voltage battery pack to which a tri-voltage battery pack or a low / medium voltage battery pack can be connected and connected to the main body of the medium voltage device.
  • the main body of the device and the electrical device system provided with the device are configured.
  • the medium voltage device main unit is connected to a part of the output terminal when connected to the three-voltage battery pack, and multiple cell units are connected in series, and one of the output terminals when connected to the low / medium voltage battery pack. It has a medium voltage series terminal connected to a unit and configured to connect all of a plurality of cell units in series.
  • the medium voltage device main unit when connected to a three-voltage battery pack, it is connected to an output terminal different from a part of the output terminal, and multiple cell units are connected in parallel to connect to the low / medium voltage battery pack. It has a medium voltage parallel terminal configured to be connected to an output terminal other than a part of the output terminal when it is used.
  • a medium / high voltage battery pack having a plurality of cell units and output terminals connected to each of the plurality of cell units and capable of outputting medium voltage and high voltage.
  • the medium voltage series terminal is configured not to be connected to the output terminal
  • the medium voltage parallel terminal is connected to the output terminal to multiple cell units. Are configured to be connected in parallel.
  • a three-voltage battery pack capable of outputting low voltage, medium voltage and high voltage
  • a two-voltage battery pack capable of outputting any two of low voltage, medium voltage and high voltage
  • a one-voltage battery pack that can output one of low voltage, medium voltage, and high voltage
  • a three-voltage battery pack a two-voltage battery pack that can output high voltage, or one voltage that can output high voltage
  • a high-voltage device that is connected to the battery pack and configured to receive high-voltage supply, and a three-voltage battery pack and a two-voltage battery pack that can output medium voltage or a one-voltage battery pack that can output medium voltage.
  • An electrical equipment system comprising a low voltage equipment body configured to receive a low voltage supply is provided.
  • the three-voltage battery pack and the two-voltage battery pack each have a plurality of cell units
  • the medium-voltage device main body is connected to the three-voltage battery pack or has a medium voltage and a high voltage.
  • some of the multiple cell units of the battery pack are connected in series, and when connected to a dual voltage battery pack capable of outputting low voltage and medium voltage.
  • a medium-voltage series terminal that connects multiple cell units of the battery pack in series, and the battery when connected to a three-voltage battery pack or a two-voltage battery pack capable of outputting medium voltage and high voltage.
  • Medium voltage parallel terminal that connects a part of multiple cell units of the pack in parallel and connects multiple cell units of the battery pack in parallel when connected to a dual voltage battery pack that can output low voltage and medium voltage. And have. Further, when the high voltage device main body is connected to a three-voltage battery pack or a two-voltage battery pack capable of outputting medium voltage and high voltage, a high voltage device that connects a plurality of cell units of the battery pack in series is connected. It has a voltage series terminal.
  • the present invention has a first plurality of cell units, and the output voltage can be switched between medium voltage and high voltage according to the connection state of the plurality of cell units, and the high voltage device main body.
  • a medium / high voltage battery pack that can be connected to the main body of the medium voltage device and the first slot into which the power supply terminal of the high voltage device main body and the main body of the medium voltage device can be inserted is connected to the main body of the high voltage device.
  • It has a second slot into which none of the terminals of the high voltage device main body is inserted, and the second slot is a short bar provided in the medium voltage device main body when connected to the medium voltage device main body.
  • a short that connects a second plurality of cell units in series when the medium voltage device main unit is connected to a low / medium voltage battery pack that has two multiple cell units and can switch the output voltage between low voltage and medium voltage.
  • the bar was configured to be inserted.
  • an electric device system corresponding to a wide range of voltages. More specifically, an electrical equipment system including a voltage-switching battery pack that can handle a voltage different from the voltage of the existing voltage-switching battery pack while maintaining compatibility with the existing voltage-switching battery pack. Can be provided. Further, it is possible to provide an electric device system using a three-voltage battery pack capable of outputting three voltages of low voltage, medium voltage, and high voltage. For example, since it is possible to further provide a compatible medium / high voltage compatible battery pack to the conventional low / medium voltage compatible battery pack, two battery packs can be used as a main body of an electric device having three voltages. Can be made to correspond to.
  • one battery pack can be used for three voltage electric main bodies. At this time, no special operation for switching the voltage of the battery pack is required, and the output voltage can be switched to an appropriate value simply by attaching it to the corresponding electric device main body, so that the battery pack can be easily handled.
  • the size of the housing of the high-voltage device body can be suppressed, it is possible to provide an electric device that is easy to handle. In addition, it is possible to provide an electric device system that suppresses the increase in size of a voltage switching type battery pack.
  • FIG. 2 is a perspective view of the low voltage battery pack 101 of FIG. 2 as viewed from another angle. It is a perspective view which shows the appearance of the low / medium voltage battery pack 201 of FIG. It is a perspective view which shows the appearance of the middle / high voltage battery pack 301 of FIG.
  • A) is a connection circuit diagram between the low / medium voltage battery pack 201 and the low voltage device main body 1
  • (B) is a connection circuit diagram between the low / medium voltage battery pack 201 and the medium voltage device main body 31.
  • (A) is a figure in which the terminal part 15 and the connection terminal group 260 are separated.
  • (B) is a state in which the terminal portion 15 and the connection terminal group 260 are fitted together.
  • (A) is a figure which separates the terminal part 45 and the connection terminal group 260.
  • (B) is a state in which the terminal portion 45 and the connection terminal group 260 are fitted to each other.
  • (A) is a connection circuit diagram of the medium voltage device main body 31 and the medium / high voltage battery pack 301
  • (B) is a connection circuit diagram of the high voltage device main body 61 and the medium / high voltage battery pack 301. It is a figure for demonstrating the connection state of the terminal part 45 of a medium voltage apparatus main body 31 and the connection terminal group 360 of a medium / high voltage battery pack 301
  • (A) is a figure in which the terminal part 45 and the connection terminal group 360 are separated.
  • (B) is a state in which the terminal portion 45 and the connection terminal group 360 are fitted.
  • FIG. 1 It is a figure for demonstrating the connection state of the terminal part 75 of a high voltage apparatus main body 61, and the connection terminal group 360 of a medium / high voltage battery pack 301, and (A) is a figure in which the terminal part 75 and the connection terminal group 360 are separated.
  • (B) is the same diagram as in (A), and is a diagram showing the shape of the terminal portion 75 excluding the resin portion.
  • (A) is a perspective view of the terminal portion 75 of FIG.
  • connection terminal group 360 is viewed from another direction (at the time of fitting), and (B) is a portion of the positive electrode input terminal 82 and the terminal portion 89b of the short bar 89. It is an enlarged view, and (C) is a view of the positive electrode terminal 362, 372 portion of (A) seen from the right side.
  • (A) is a side view showing the shape of the terminal portions 15, 45, 75, and (B) summarizes the arrangement status of the power terminals (positive electrode input terminal and negative electrode input terminal) in the terminal portions 15, 45, 75. It is a comparison table.
  • (A) is a connection circuit diagram between the medium voltage device main body 31 and the medium / high voltage battery pack 501 according to the second embodiment of the present invention
  • (B) is the high voltage device main body 461 and the medium / high voltage. It is a connection circuit diagram with a battery pack 501.
  • It is a figure (No. 1) for demonstrating the connection state of the terminal part 45 of the medium voltage apparatus main body 31 and the connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501 which concerns on 2nd Embodiment, (A).
  • the terminal portion 45 and the connection terminal group 560 are separated from each other, and (B) is a state in which the terminal portion 45 and the connection terminal group 560 are fitted together. It is a figure (No.
  • 21 is a diagram showing a connection terminal group of the three-voltage battery pack 701, FIG.
  • FIG. 21A is a perspective view of the circuit board 730 and the connection terminal group 740 as a whole
  • FIG. 21B is a perspective view of a large terminal component 721.
  • (C) is a perspective view of the small terminal component 726.
  • (A) is a connection circuit diagram between the three-voltage battery pack 701 and the low-voltage device main body 1
  • (B) is a connection circuit diagram between the three-voltage battery pack 701 and the medium-voltage device main body 31.
  • A) is a connection circuit diagram of the three-voltage battery pack 701 and the high-voltage device main body 601 according to the third embodiment of the present invention
  • (B) is the terminal portion 615 of the high-voltage device main body 601 of FIG.
  • FIG. 24 A perspective view which shows the state which the power terminal part of the connection terminal group 740 is fitted.
  • A) is a right side view of the state before the terminal portion 615 of the high voltage device main body 601 of FIG. 21 is fitted to the positive electrode terminal group of the connection terminal group 740
  • B) is a right side view of the terminal portion 615 of the connection terminal group. It is a right side view of the state after fitting in the positive electrode terminal group of 740.
  • A) is a front view of FIG. 24 (B), and (B) is a top view of FIG. 24 (B).
  • A) is a perspective view seen from the rear side of the terminal portion 615 in the high voltage device main body 601 of FIG.
  • (B) is a perspective view of a group of connection terminals cast into the resin portion of (A).
  • (A) is a perspective view seen from the front side of the terminal portion 615 in the high voltage device main body 601 of FIG. 21, and (B) is a positive electrode input terminal 622 cast into the resin portion of (A) and a negative electrode input terminal.
  • It is a perspective view of 627 and short bars 631, 632, 633.
  • FIG. 1 is an overall view of an electrical equipment system according to an embodiment of the present invention.
  • the electrical equipment system is composed of a plurality of electrical equipment main bodies (1, 31, 61) and a plurality of battery packs (101, 201, 301).
  • the electric device main body (1, 31, 61) is a device that operates by mounting a corresponding battery pack (any of 101, 201, 301), and is a cordless device that does not require an AC power supply.
  • the main body of the electric equipment (1, 31, 61) is classified according to the rated voltage of the battery pack to be used, and here, the electric equipment group (low voltage electricity) configured to receive the low voltage of the rated voltage of 18V.
  • low voltage device main body 1 The main body of the device, hereinafter referred to as "low voltage device main body 1", and a group of electric devices configured to receive a medium voltage supply of a rated voltage of 36 V (medium voltage electric device main body, hereinafter referred to as “medium voltage device”. It is classified into an electric device group (a high voltage electric device main body, hereinafter referred to as “high voltage device main body 61”), which is configured to receive a high voltage supply of a rated voltage of 72 V (referred to as "main body 31"). ..
  • the state in which the battery pack (101, 201, 301) is attached is referred to as an "electric device", and the main body side in the state in which the battery pack (101, 201, 301) is removed is referred to as an “electric device main body”.
  • FIG. 1 shows an illustration of a cordless rotary hammer drill as a low-voltage device main body 1, but it is not limited to the hammer drill, but is not limited to the hammer drill, but also has an impact driver, an impact wrench, a driver drill, a disc grinder, a blower, a cleaner, a cutter, a band saw, and a multi-tool.
  • Various equipment such as jigsaws, saver saws, chainsaws, circular saws, kanna, pin nailers, tackers, nailers, TVs, radios, speakers, fans, cold storage, lights, high pressure washer, brush cutters, etc. are used. ..
  • FIG. 1 shows an illustration of a high-output cordless rotary hammer drill as the medium-voltage device main body 31, but the medium-voltage device main body 31 is not limited to the hammer drill and requires a higher output than the low-voltage device main body 1.
  • Equipment to be used such as impact wrench, vibration driver drill, disc grinder, blower, cleaner, reinforcing bar cut bender, tip saw cutter, jigsaw, saver saw, dust collecting circular saw, chain saw, circular saw, finishing nail cutter, tacker, etc.
  • a variety of equipment such as concrete vibrators, planting varicans, and brush cutters are used. Further, although FIG.
  • the high voltage device main body 61 is a device that requires a higher output than the medium voltage device main body 31 and is a medium voltage device.
  • the same equipment as the main body 31 is used.
  • the main body of a high voltage electric device that can be realized by an operating voltage of 72 V (direct current), for example, a cutter, a tipped saw cutting machine, and the like are also included in the high voltage device main body 61.
  • the battery packs (101, 201, 301) are removable with respect to the corresponding electrical equipment bodies (1, 31, 61) and have a predetermined rated voltage.
  • the low / medium voltage battery pack 201 first and second voltage battery pack
  • the medium / high voltage battery pack 301 second voltage battery pack
  • the low voltage battery pack 101 is a power source for a single voltage (rated here, rated 18V) that has been conventionally used.
  • Each of the battery packs 101, 201, and 301 contains a plurality of battery cells in a synthetic resin case.
  • At the top of the battery packs 101, 201, and 301 there are rail grooves (described later in FIG. 2) for mounting on the main body of the electric device (1, 31, 61), and a group of connection terminals for realizing electrical connection (described later in FIG. 2).
  • a latch mechanism (described later in FIG. 2) for maintaining or releasing the mounting state with the electric device main body (1, 31, 61) side is provided (described later in FIGS. 6 and later).
  • solid line arrows 91 to 95 indicating which electric device main bodies 1, 31, and 61 can be attached to the battery packs 101, 201, and 301 show their correspondence. Since the low-voltage battery pack 101 is dedicated to 18V (dedicated to the low-voltage device main body 1) and is a single-voltage power supply, the low-voltage device main body 31 for 36V is indicated by a cross at the end of the dotted arrow 96. Cannot be used. Here, "cannot be used” means that (1) the low-voltage battery pack 101 cannot be physically attached to the medium-voltage device main body 31, and (2) it can be attached but is electrically connected.
  • the low-voltage battery pack 101 is configured so as not to be physically attached to the medium-voltage equipment main body 31. Is the most preferable.
  • the low voltage battery pack 101 interferes with the convex portion 48 by forming the convex portion 48 (described later in FIG. 8) in the battery pack mounting portion of the medium voltage device main body 31, thereby causing the low voltage battery.
  • the pack 101 is configured to be prevented from being attached to the medium voltage device main body 31.
  • the user can easily prevent the low voltage battery pack 101 from being used for the medium voltage device main body 31 by configuring the unusable low voltage battery pack 101 so as not to be accidentally attached to the medium voltage device main body 31. Can be identified.
  • the low-voltage battery pack 101 is configured so that it cannot be physically attached to the high-voltage device main body 61. This is because, similarly to the medium voltage device main body 31, a convex portion 78 (see FIG. 11 to be described later) for preventing erroneous mounting is formed on the battery pack mounting portion of the high voltage device main body 61.
  • the low / medium voltage battery pack 201 is a so-called different voltage (multi-volt) compatible power supply capable of outputting either 18V or 36V output.
  • the low / medium voltage battery pack 201 can be physically attached to both the low voltage device main body 1 as shown by the solid line arrow 92 and the medium voltage device main body 31 as shown by the solid line arrow 93, and is also an electric device. It can be electrically connected to the device-side connection terminal on the main body (1, 31) side.
  • the low / medium voltage battery pack 201 cannot be used for the high voltage device main body 61 as shown by the dotted arrow 97. The fact that it cannot be used in this case may be realized in any of the above three states (1) to (3).
  • the medium / high voltage battery pack 301 is a so-called different voltage (multi-volt) compatible power supply capable of outputting either 36V or 72V output.
  • the medium / high voltage battery pack 301 has a basic mounting structure, that is, a rail groove and a latch mechanism for mounting on the electric device main body (31, 61) have a shape compatible with the low / medium voltage battery pack 201. Is. Since the medium / high voltage battery pack 301 has twice the voltage (rated voltage 72V) of the low / medium voltage battery pack 201, it requires twice as many battery cells as the medium / high voltage battery pack 301.
  • the size of the medium / high voltage battery pack 301 is nearly doubled as shown in FIG.
  • the number and shape of the rail groove, the latch mechanism, and the slit group accommodating the connection terminal are almost the same.
  • the solid line arrow 94 it can be physically attached to either the medium voltage device main body 31 or the high voltage device main body 61 as shown by the solid line arrow 95, and the device on the electric device main body (31, 61) side. It can be electrically connected to the side connection terminal.
  • the medium / high voltage battery pack 301 is not indicated by an arrow, it cannot be used for the low voltage device main body 1.
  • "unusable" means that it cannot be physically attached, or can be configured as in (2), as in (1) above.
  • the battery packs 101, 201, and 301 can be charged using an external charger (not shown) after being removed from the electric device main body (1, 31, 61).
  • the battery packs 101, 201, and 301 can all be charged. That is, the battery packs 101 and 201 are charged using the low voltage (18V) charger, and the battery pack 301 is charged using the medium voltage (36V) charger.
  • the battery pack 201 can be charged using a medium voltage (36V) charger, and the battery pack 301 can be charged using a high voltage (72V) charger.
  • a combination of low voltage, medium voltage, and high voltage is configured at 18V, 36V, and 72V, but the present invention is not limited to the combination of these voltages, and 14.4V. It may be composed of a combination of 28.8V and 57.6V, or any other combination. However, it is preferable to use a combination in which the medium voltage is twice the low voltage and the high voltage is twice the medium voltage, because the terminal configuration of the battery pack described in FIGS. 2 and 2 can be easily realized. Further, it is not limited to 2 times, but may be 3 times, 4 times, or the like.
  • the overlapping electric device main body (here, the medium voltage device main body 31). ) Exists, so for users who mainly have low to medium power equipment and users who mainly have medium to high power equipment, it is only necessary to prepare one battery pack to install the medium voltage equipment 31. It is convenient and convenient because it can be used.
  • FIG. 2 is a perspective view of the main body of the electric device according to the embodiment of the present invention and the battery pack 101 mounted on the main body of the electric device.
  • an example of the impact tool 1A is shown as the main body of the low voltage device.
  • the impact tool 1A having an operating voltage of 18 V has a removable battery pack 101, and drives advanced tools and work equipment by using a rotational driving force of a motor (not shown).
  • the impact tool 1A performs tightening work by applying a rotational force or a striking force in the axial direction to the tip tool 9.
  • the electric device main body 1 includes a housing 2 which is an outer frame forming an outer shape.
  • the housing 2 is composed of a body portion 2a for accommodating a motor and a power transmission mechanism (not shown), a handle portion 2b extending downward from the body portion 2a, and a battery pack mounting portion 10 formed under the handle portion 2b. ..
  • a trigger-shaped operation switch 4 is provided in the vicinity of a part of the handle portion 2b where the index finger hits when the user grips the handle portion 2b.
  • An anvil (not visible in the figure), which is an output shaft, is provided on the front side of the housing 2, and a tip tool holding portion 8 for mounting the tip tool 9 is provided at the tip of the anvil.
  • a Phillips screwdriver bit is attached as the tip tool 9.
  • the battery pack mounting portion 10 is formed with rail portions 11a and 11b including grooves and rails extending in parallel in the front-rear direction on the inner wall portions on both the left and right sides, and a terminal portion 15A is provided between them.
  • the terminal portion 15A is manufactured by integrally molding a non-conductor material such as synthetic resin, and a plurality of metal terminals such as a positive electrode input terminal 22, a negative electrode input terminal 27, and an LD terminal (abnormal signal terminal) 28 are cast therein. It is a thing.
  • other terminals for signal transmission are provided between the positive electrode input terminal 22 and the negative electrode input terminal 27 in the terminal portion 15A. not.
  • the terminal portion 15A is manufactured by casting a plurality of metal terminals (here, terminals 22, 27, 28) by molding synthetic resin, and has a vertical surface 15a as an abutting surface in the mounting direction (front-back direction) and a horizontal plane. Has 15b.
  • the terminal portion 15A is fixed to the left-right split type housing 2 so as to be sandwiched between the opening portions (terminal holding portions).
  • the horizontal surface 15b of the terminal portion 15A is a surface that is close to or faces the upper surface 115 on the battery pack 101 side when the battery pack 101 is mounted.
  • a curved portion 12 that abuts on the raised portion 132 of the battery pack 101 is formed on the front side of the horizontal plane 15b, and a protruding portion 14 is formed near the center of the left and right sides of the curved portion 12.
  • the protrusion 14 also serves as a boss for screwing the housing 2 of the electric device main body 1 (low voltage device main body 1A) formed in two in the left-right direction, and limits the relative movement of the battery pack 101 in the mounting direction. It also acts as a stopper.
  • the battery pack 101 contains 10 lithium-ion battery cells with a rating of 3.6 V in a case consisting of an upper case 110 and a lower case 102, and prepares two sets of cell units in which five battery cells are connected in series. Then, by connecting the outputs of those cell units in parallel, a DC with a rating of 18V is output.
  • a step portion 114 located between the lower surface 111, the upper surface 115 located above the lower surface 111, and the lower surface 111 and the upper surface 115 is formed.
  • a plurality of slots 121 to 128 extending rearward from the front stepped portion 114 on the upper step surface 115 are formed.
  • Two rail portions 138a and 138b are formed on the side surface of the upper surface 115 of the battery pack 101.
  • the rail portions 138a and 138b are formed to include a groove whose longitudinal direction is parallel to the mounting direction of the battery pack 101.
  • the groove portion of the rail portions 138a and 138b has an open end at the front end and a closed end connected to the front side wall surface of the raised portion 132 at the rear end.
  • a latch mechanism is provided on the rail portions 138a and 138b.
  • the latch mechanism includes latch buttons 141a and 141b, and a hooking portion 142a (not visible in the figure) and 142b that move inward in response to their pressing.
  • a stopper portion 131 that is recessed downward from the raised portion 132 is formed in the vicinity of the center sandwiched between the latch buttons 141a and 141b of the low-voltage battery pack 101.
  • the stopper portion 131 serves as an abutting surface of the protrusion 14 when the low-voltage battery pack 101 is mounted on the battery pack mounting portion 10, and is a protrusion on the electric device main body 1 (low-voltage device main body 1A) side.
  • a plurality of terminals (device side terminals) arranged in the electric device main body 1 (low voltage device main body 1A) and a plurality of terminals arranged in the low voltage battery pack 101.
  • the connection terminals (described later in FIG. 7 and the like) come into contact with each other and become conductive.
  • a plurality of slits 134 serving as cooling air intakes are provided in the inner portion of the stopper portion 131 of the low voltage battery pack 101.
  • the slit 134 is covered so as not to be visible from the outside and is closed.
  • the slit 134 is used as a wind window for forcibly flowing cooling air inside the low-voltage battery pack 101.
  • the cooling air taken into the low-voltage battery pack 101 is discharged to the outside through a slit 105, which is an exhaust air window provided on the front wall of the lower case 102.
  • the slit 134 may be used for exhaust gas, and the slit 105 may be used for intake air.
  • the battery packs 101, 201, and 301 shown in FIG. 1 are formed so that the rail portions 138a and 138b have the same shape, the latch mechanism is arranged in the same manner, and the plurality of slots 121 to 128 are arranged in the same manner. .. That is, the mounting mechanism portions of the battery packs 101, 201, and 301 are formed so as to have compatibility. However, the shape for preventing erroneous mounting is partially changed so that the battery pack on the high voltage side cannot be erroneously mounted on the main body of the electric device on the low voltage side (details will be described later in FIGS. 4 and 5).
  • FIG. 3 is a perspective view of the low voltage battery pack 101 as viewed from another angle.
  • the rear side of the raised portion 132 of the low voltage battery pack 101 is formed by the slope 133.
  • the two rail portions 138a and 138b are formed in parallel so as to extend in the front-rear direction.
  • the slot group arrangement area 120 is arranged on the upper surface 115 sandwiched between the rail portions 138a and 138b, and eight slots 121 to 128 are formed in the slot group arrangement area 120.
  • the slots 121 to 128 are notched portions so as to have a predetermined length in the battery pack mounting direction, and inside the notched portions, the electric device main body 1 or an external charging device (shown).
  • connection terminals that can be fitted with the device-side terminals of (1) are arranged.
  • the connection terminal on the terminal portion 15A side can be inserted into the slots 121 to 128 by bringing the terminal portion 15A or the like on the electrical equipment main body 1 side close to the slots 121 to 128 from the front side.
  • the slot 121 on the right side of the low-voltage battery pack 101 near the rail portion 138a serves as an insertion port for the positive electrode terminal (C + terminal) for charging, and the slot 122 inserts the positive electrode terminal (+ terminal) for discharging. It becomes a mouth.
  • the slot 127 on the left side of the low voltage battery pack 101 near the rail portion 138b serves as an insertion port for the negative electrode terminal ( ⁇ terminal).
  • a plurality of signal terminals for signal transmission used for control to the low voltage battery pack 101 and the electric device main body 1 or an external charging device (not shown) are arranged, and here, a signal is arranged.
  • Four terminals 123-126 are provided between the power terminals.
  • the slot 123 is a spare terminal insertion port, and in this embodiment, instead of providing a metal terminal, a synthetic resin partition plate 47 (described later in FIG. 7) is inserted.
  • the slot 124 is an insertion port for a T terminal for outputting a signal that serves as identification information for the low-voltage battery pack 101 to the main body of the electric device or the charging device.
  • the slot 125 is an insertion port for a V terminal for inputting a control signal from an external charging device (not shown).
  • the slot 126 is an insertion port for an LS terminal for outputting battery temperature information by a thermistor (temperature sensitive element) (not shown) provided in contact with the cell.
  • a slot 128 for the LD terminal which outputs an abnormal stop signal by the battery cell protection circuit is provided.
  • the lower case 102 has a substantially rectangular parallelepiped shape with an open upper surface, and is composed of a bottom surface, a front wall extending vertically with respect to the bottom surface, a rear wall, a right side wall surface, and a left side wall surface.
  • a locking portion 142b protrudes to the left in the rail portion 138b due to the action of a spring, and is attached to the rail portion 11a of the electrical equipment main body 1 (low voltage equipment main body 1A).
  • a similar locking portion 142a is also provided on the right rail portion 138a.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the low / medium voltage battery pack 201.
  • the appearance of the low / medium voltage battery pack 201 is almost the same as that of the low voltage battery pack 101 except for the portion provided with the display unit 280, and a plurality of slots (225, 226, etc.) are formed in the upper case 210. Will be done.
  • the left-right width and front-back length of the plurality of slots are the same size as the low-voltage battery pack 101 shown in FIG.
  • the battery cell is housed in a case composed of an upper case 210 and a lower case 202. Since the total number of battery cells housed inside the lower case 202 is 10, it can be realized in a housing having the same size as the low-voltage battery pack 101 shown in FIG.
  • the difference between the lower case 102 in FIG. 3 and the lower case 202 in FIG. 4 is mainly due to the difference in design.
  • the low / medium voltage battery pack 201 has the same shape of the rail portion 238a, 238b, the latch, the raised portion, and the shape of the lower surface 211 so that it can be mounted not only on the medium voltage device main body 31 but also on the low voltage device main body 1. be.
  • the slight difference is that a recess 216 that is recessed from the top to the bottom is formed on the upper surface 215, and further, the connection terminal group (power terminal group of 261, 262, 267, 271, 272, 277 described later in FIG. 7) is formed.
  • the protrusions 217a and 217b that slightly project upward from the bottom are formed for accommodating.
  • the concave portion 216 is configured to correspond to a convex portion 48 (see FIG. 8 to be described later) for preventing erroneous mounting formed in the terminal portion 45 of the medium voltage device main body 31. That is, when the electric device main body has a convex portion 48 for preventing erroneous mounting (here, the medium voltage device main body 31 and the high voltage device main body 61), it cannot be mounted on the low voltage battery pack 101 having no concave portion 216. become.
  • a display unit 280 is provided on the rear slope of the low / medium voltage battery pack 201.
  • the display unit 280 is provided with four display windows 281 to 284, and a push button type switch button 285 is provided on the right side of the display window 284.
  • the switch button 285 is an operation unit operated by the user. LEDs (light emitting diodes) (not shown) are arranged inside the display windows 281 to 284, and are lit from the inside of the display windows 281 to 284.
  • the entire display unit 280 is covered with a laminated film, and the display windows 281 to 284 are configured to make a part of the printed laminated film transparent or translucent so that light can be transmitted.
  • the switch button 285 is a button operated by the user, and when the switch button 285 is pressed, the remaining battery level is displayed on the display windows 281 to 284 according to the remaining battery level of the low / medium voltage battery pack 201. Will be.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the appearance of the medium / high voltage battery pack 301.
  • the appearance of the medium / high voltage battery pack 301 is an extension to the upper case 310 because the number of battery cells to be accommodated is doubled (10 to 20) compared to the low / medium voltage battery pack 201.
  • the 310a is formed, and the extension portion 302a is formed in the lower case 302.
  • the shape of the portion excluding the extension portions 302a and 310a is compatible with the low / medium voltage battery pack 201 (almost the same shape).
  • a display unit 280 is arranged on the rear side of the upper case 310.
  • the front side of the extension portion 310a of the upper case 310 has the same shape as the low / medium voltage battery pack 201, it is designated by the same number as the low / medium voltage battery pack 201.
  • the shape of the recess 216 recessed from the top to the bottom in the upper surface 215 of the medium / high voltage battery pack 301 is the same as that of the low / medium voltage battery pack 201.
  • the recess 216 has a common shape in this way, it means that the low / medium voltage battery pack 201 can be mounted on the high voltage device main body 61.
  • the shape of the recess 216 may be further changed, or another erroneous mounting prevention mechanism may be provided so that the low / medium voltage battery pack 201 cannot be physically mounted on the high voltage device main body 61.
  • FIG. 6A is a connection circuit diagram of the positive electrode terminals (262 and 272) and the negative electrode terminals (267 and 277) of the low / medium voltage battery pack 201, and the positive electrode input terminal 22 and the negative electrode input terminal 27 of the low voltage device main body 1.
  • (B) is the positive electrode terminals (262 and 272) and the negative electrode terminals (267 and 277) of the low / medium voltage battery pack 201, and the positive electrode input terminal 52, the negative electrode input terminal 57, and the short bar of the medium voltage device main body 31. It is a connection circuit diagram with 59.
  • the positive electrode terminal for power output of the low / medium voltage battery pack 201 is composed of two upper positive electrode terminals 262 and a lower positive electrode terminal 272.
  • the negative electrode terminal of the low / medium voltage battery pack 201 is composed of two upper negative electrode terminals 267 and a lower negative electrode terminal 277.
  • the upper positive electrode terminal 262 and the lower positive electrode terminal 272 are the upper positive electrode terminal 262 and the lower positive electrode when the low / medium voltage battery pack 201 is not attached to any of the electric device main bodies or charging devices (when not attached).
  • the terminal 272 is in a non-contact state, that is, in a non-conducting state
  • the upper negative electrode terminal 267 and the lower negative electrode terminal 277 are in a non-contact state, that is, in a non-conducting state.
  • first cell unit 245 Inside the low / medium voltage battery pack 201, five battery cells 245a to 245e are connected in series to form a first cell unit 245, and five battery cells 246a to 246e are connected in series to form a second cell.
  • Form unit 246 The positive electrode side output of the first cell unit 245 (positive electrode of the battery cell 245a) is connected to the upper positive electrode terminal 262, and the negative electrode side output (negative electrode of the battery cell 245e) is connected to the lower negative electrode terminal 277.
  • the positive electrode side output of the second cell unit 246 (the positive electrode of the battery cell 246a) is connected to the lower positive electrode terminal 272, and the negative electrode side output (the negative electrode of the battery cell 246e) is connected to the upper negative electrode terminal 267.
  • the low-voltage device main body 1 is formed with a plurality of output terminal groups (device-side connection terminals) for connection with the battery packs 101 and 201, and positive electrode input terminals 22 and negative electrode inputs are formed therein.
  • the terminal 27 is included.
  • the positive electrode input terminal 22 is made of a metal flat plate having an effective length of H in the vertical direction so as to be able to contact both the claws (262a and 272a) of the positive electrode terminals 262 and 272 arranged so as to be vertically separated from each other. Manufactured.
  • the negative electrode input terminal 27 is made of metal having an effective vertical length of H so that it can contact both the claws (267a and 277a) of the negative electrode terminals 267 and 277 arranged so as to be vertically separated from each other. Manufactured on a flat plate. Since the low voltage device main body 1 has such a positive electrode input terminal 22 and a negative electrode input terminal 27, when the low voltage device main body 1 is equipped with the low / medium voltage battery pack 201 as shown in FIG. 6A. The first cell unit 245 and the second cell unit 246 are connected in parallel between the positive electrode input terminal 22 and the negative electrode input terminal 27 of the low voltage device main body 1, and the voltage of the two cell units connected in parallel, that is, the rating. A direct current of 18V will be output.
  • the medium voltage device main body 31 is formed with a plurality of output terminal groups (device side connection terminals) for connection with the low / medium voltage battery pack 201, in which a positive electrode input terminal 52, a negative electrode input terminal 57, and a short bar 59 are formed. Is included.
  • the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 correspond to medium voltage parallel terminals for connecting the plurality of cell units of the battery pack 301 in parallel. ..
  • the positive electrode input terminal 52 is configured to be able to contact only the claws of the upper positive electrode terminal 262 (262a and 262b, but 262b is not visible in the figure), and the negative electrode input terminal 57 is configured to be in contact with the claws (267a) of the upper negative electrode terminal 267. It is configured to be accessible only to 267b, where 267b is not visible in the figure).
  • the heights H1 of the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 are set. It is less than half of the height H in FIG. 6 (A).
  • the short bar 59 of the medium voltage device main body 31 is a short circuit made of a conductive member made of metal, and is a member bent into a U shape.
  • a terminal portion 59b is formed on one end side of the short-circuit terminal portion 59a of the short bar 59, and is arranged below the positive electrode input terminal 52.
  • a terminal portion 59c is formed on the other end side of the short-circuit terminal portion 59a of the short bar 59, and the terminal portion 59c is arranged below the negative electrode input terminal 57.
  • the terminal portion 59b is fitted with the lower positive electrode terminal 272, and the terminal portion 59c is fitted with the lower negative electrode terminal 277.
  • the terminal portions 59b and 59c of the short bar 59 are medium-voltage series terminals for connecting the plurality of cell units of the present invention in series.
  • the short bar 59 is fixed so as to be cast into a base portion 46 (described later in FIG. 8) made of synthetic resin together with other device-side terminals such as the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57.
  • the short bar 59 does not come into contact with other metal terminals (52, 54 to 58), it is electrically insulated.
  • the short bar 59 is used to short-circuit the lower positive electrode terminal 272 and the lower negative electrode terminal 277, it is not necessary to wire to the control circuit or the like of the medium voltage device main body 31.
  • the terminal portion 59b of the short bar 59 is fitted to the claw portion of the lower positive electrode terminal 272 (272a and 272b, but 272b is not visible in the figure), and the terminal portion 59c is the claw portion of the lower negative electrode terminal 277 (277a and 277b). However, 277b is configured so that it can be contacted only (not visible in the figure).
  • the height H 2 of the terminal portions 59b and 59c of the short bar 59 is less than half of the height H in FIG. 6A.
  • the positive electrode terminal portion (52, 59b) and the negative electrode terminal portion (57, 59b) of the medium voltage device main body 31 are in the height direction of the positive electrode terminal portion (22) and the negative electrode terminal portion (27) of the low voltage device main body 1. It is provided in the area of. In this way, when the low / medium voltage battery pack 201 is mounted on the medium voltage device main body 31 as shown in FIG. 6B, it is between the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 of the medium voltage device main body 31.
  • a voltage in which the first cell unit 245 and the second cell unit 246 are connected in series, that is, a direct current having a rating of 36 V is output.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a connection state between the terminal portion 15 in the low voltage device main body 1 and the connection terminal group 260 of the low / medium voltage battery pack 201.
  • the low / medium voltage battery pack 201 includes a circuit board 250, and the circuit board 250 includes upper positive electrode terminals 261, 262, T terminal 264, V terminal 265, LS terminal 266, and upper side as connection terminals on the battery pack 201 side.
  • the negative electrode terminal 267 and the LD terminal 268 are fixed. These fixings are soldered on the back side of the circuit board 250 with the legs of each connection terminal penetrating the circuit board 250.
  • the circuit board 250 is further provided with lower positive electrode terminals 271 and 272 (272 is not visible in the figure) and lower negative electrode terminals 277.
  • the terminal unit 15 is included in the low-voltage device main body 1, and all the connection terminals are not shown in the terminal unit 15 shown in FIG. 2, but all the connection terminals are shown in FIG. 7 (A). Is shown.
  • the terminal portion 15 is provided with a positive electrode input terminal 22, a T terminal 24, a V terminal 25, an LS terminal 26, a negative electrode input terminal 27, and an LD terminal 28, and these metal terminals are cast into a base 16 made of synthetic resin. Manufactured in.
  • the terminal portions 22c and 24c to 28c of the connection terminals are exposed on the upper side of the base portion 16.
  • a partition plate 17 made of synthetic resin is formed between the positive electrode input terminal 22 and the T terminal 24.
  • the partition plate 17 is manufactured from the same member as the base 16 or is cast with a plate-shaped member made of another non-conductor.
  • FIG. 7B is a diagram showing a state in which the terminal portion 15 and the connection terminal group 260 are fitted to each other.
  • the illustration of the synthetic resin base portion 16 of the terminal portions 15 is omitted.
  • the connection state between the positive electrode input terminal 22 and the upper positive electrode terminal 262 and the lower positive electrode terminal 272, and the connection state between the negative electrode input terminal 27 and the upper negative electrode terminal 267 and the lower negative electrode terminal 277 is the contact state shown in FIG. 6A. It is the same.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a connection state between the terminal portion 45 of the medium voltage device main body 31 and the connection terminal group 260 of the low / medium voltage battery pack 201.
  • the structure of the circuit board 250 and the connection terminal group 260 provided therein is the same as that in FIG. 7.
  • the terminal portion 45 is a metal plate (short bar 59) in which device-side terminals such as the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 are cast and bent into a U shape. ) Is further cast into the base portion 46.
  • One end of the U-shaped bent metal plate serves as a short-circuit terminal portion 59b, and the other end portion serves as a short-circuit terminal portion 59c.
  • the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 have a vertical width of less than half (less than H / 2) as compared with the input terminals (22, 27) shown in FIG. 6 (A). It is configured to be sized.
  • the low / medium voltage battery pack 201 By simply attaching the low / medium voltage battery pack 201 to the terminal portion 45 having such a shape, the state shown in FIG. 8B is obtained, and DC power rated at 36 V is supplied to the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57. Will be done.
  • the terminal portion 45 having the short-circuit circuit (59) in the medium-voltage device main body 31 By providing the terminal portion 45 having the short-circuit circuit (59) in the medium-voltage device main body 31 in this way, the low voltage of this embodiment having two positive electrode terminals (262, 272) and two negative electrode terminals (267, 277).
  • the series connection circuit of the first cell unit 145 and the second cell unit 146 can be established only by mounting the medium voltage battery pack 201. Further, the output voltage from the low / medium voltage battery pack 201 can be automatically switched by the shape of the terminal portion 45 on the side of the medium voltage device main body 31 to be mounted.
  • the terminal portion 45 is formed with a convex portion 48 projecting downward.
  • the left-right width and the front-back length of the convex portion 48 correspond to the left-right width and the front-back length of the recessed portion of the recess 216 of the low / medium voltage battery pack 201.
  • the convex portion 48 is a so-called erroneous mounting portion that prevents the convex portion 48 from being mounted on a battery pack (here, the low voltage battery pack 101) that is not compatible with the medium voltage device main body 31 having the terminal portion 45.
  • the low / medium voltage battery pack 201 is formed with a concave portion 216 corresponding to the convex portion 48.
  • the medium-voltage device main body 31 in which the convex portion 48 is formed has a low- / medium-voltage battery pack 201 (see FIG. 4) having a concave portion 216 and a medium / high-voltage battery pack 301 having a concave portion 216 (FIG. 5). See) can be installed.
  • the low voltage battery pack 101 in which the convex portion 48 is not formed cannot be attached to the low / medium voltage battery pack 201.
  • FIG. 8B is a diagram showing a state in which the terminal portion 45 and the connection terminal group 260 are fitted to each other.
  • the illustration of the synthetic resin base portion 46 of the terminal portions 45 is omitted.
  • the positive electrode input terminal 52 and the upper positive electrode terminal 262, the lower positive electrode terminal 272 and the short-circuit terminal portion 59b of the short bar 59, the negative electrode input terminal 57 and the upper negative electrode terminal 267, and the lower negative electrode terminal 277 and the short-circuit bar 59 are short-circuited.
  • the connection state of the terminal portion 59c is the same as the contact state shown in FIG. 6B.
  • the rated power of 36 V is supplied to the medium voltage device main body 31.
  • FIG. 9A shows the positive electrode terminals (362 and 372) and the negative electrode terminals (367 and 377) of the medium / high voltage battery pack 301, and the positive electrode input terminal 52, the negative electrode input terminal 57, and the short bar 59 of the medium voltage device main body 31.
  • (B) is a connection circuit diagram with the positive electrode terminals (362 and 372) and the negative electrode terminals (367 and 377) of the medium / high voltage battery pack 301, and the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input of the high voltage device main body 61. It is a connection circuit diagram with a terminal 87 and a short bar 89.
  • the positive electrode terminal for power output of the medium / high voltage battery pack 301 is composed of two upper positive electrode terminals 362 and a lower positive electrode terminal 372.
  • the negative electrode terminal of the medium / high voltage battery pack 301 is composed of two upper negative electrode terminals 367 and a lower negative electrode terminal 377.
  • the claws of these terminals are the power terminals (upper positive electrode terminal 262, lower positive electrode terminal 272, upper negative electrode terminal 267, lower negative electrode terminal 277) of the low / medium voltage battery pack 201. ) (For example, 262a, 262b, 267a, 277a shown in FIG.
  • the height in the vertical direction is less than half, and the terminal shape is elongated in the mounting direction of the battery pack.
  • the upper positive electrode terminal 362 and the lower positive electrode terminal 372 are the upper positive electrode terminal 362 and the lower positive electrode when the medium / high voltage battery pack 301 is not attached to any of the electric device main body 1 charging devices (when not attached).
  • the terminal 372 is in a non-contact state, and the upper negative electrode terminal 367 and the lower negative electrode terminal 377 are in a non-contact state (detailed structure will be described later with reference to FIG. 13).
  • first cell unit 345 Inside the medium / high voltage battery pack 301, 10 battery cells are connected in series to form a first cell unit 345, and 10 battery cells are connected in series to form a second cell unit 346.
  • the output of each cell unit is rated at 36V.
  • the positive electrode side output of the first cell unit 345 is connected to the lower positive electrode terminal 372, and the negative electrode side output is connected to the upper negative electrode terminal 367.
  • the lower positive electrode terminal 372 and the upper negative electrode terminal 367 form a pair of first output terminals.
  • the positive electrode side output of the second cell unit 346 is connected to the upper positive electrode terminal 362, and the negative electrode side output is connected to the lower negative electrode terminal 377.
  • the upper positive electrode terminal 362 and the lower negative electrode terminal 377 form a pair of first output terminals.
  • the positive electrode input terminal 52 is simultaneously fitted to the upper positive electrode terminal 362 and the lower positive electrode terminal 372, and the negative electrode input is performed.
  • the terminal 57 is fitted to the upper negative electrode terminal 367 and the lower negative electrode terminal 377 at the same time.
  • the short bar 59 includes any power terminal (upper positive electrode terminal 362, lower positive electrode terminal 372, upper negative electrode terminal 367, lower negative electrode terminal 377) or signal terminal (364 to 366, 368 described later in FIG. 10). Both are in a non-contact state and remain electrically floating.
  • a parallel connection circuit of the first cell unit 345 and the second cell unit 346 is formed, and a direct current rated at 36V is output.
  • the high-voltage device main body 61 is formed with a plurality of output terminal groups (device-side connection terminals) for connection with the battery packs 201 and 301, and includes a positive electrode input terminal 82, a negative electrode input terminal 87, and a short bar 89. Is done.
  • the positive electrode input terminal 82 constitutes the first input terminal
  • the negative electrode input terminal 87 constitutes the second input terminal.
  • the positive electrode input terminal 82 is configured to be able to contact only the claws of the upper positive electrode terminal 362 (362a and 362b, but 362b is not visible in the figure), and the negative electrode input terminal 87 is configured to be in contact with the claws (367a) of the upper negative electrode terminal 367.
  • the heights H3 of the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input terminal 87 are set. It is less than 1/4 of the height H in FIG. 6 (A).
  • the short bar 89 of the high voltage device main body 61 is a short circuit made of a conductive member made of metal, and is an elongated member bent into a U shape.
  • a terminal portion 89b is formed on one end side of the connection portion 89a of the short bar 89, and is arranged below the positive electrode input terminal 82.
  • a terminal portion 89c is formed on the other end side of the connection portion 89a of the short bar 89, and the terminal portion 89c is arranged below the negative electrode input terminal 87.
  • the terminal portion 89b is fitted with the lower positive electrode terminal 372, and the terminal portion 89c is fitted with the lower negative electrode terminal 377. That is, the terminal portions 89b and 89c of the short bar 89 are high-voltage series terminals for connecting the plurality of cell units of the present invention in series.
  • the short bar 89 is fixed so as to be cast into a synthetic resin base portion 76 (described later in FIG. 11) together with other device-side terminals such as the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input terminal 87. Since the short bar 89 is used to short-circuit the lower positive electrode terminal 372 and the lower negative electrode terminal 377, it is not necessary to wire to the control circuit or the like of the high voltage device main body 61.
  • the terminal portion 89b of the short bar 89 is fitted to the claw portion of the lower positive electrode terminal 372 (372a and 372b, but 372b is not visible in the figure), and the terminal portion 89c is the claw portion of the lower negative electrode terminal 377 (377a and 377b).
  • 377b is configured so that it can be contacted only (not visible in the figure).
  • the heights of the terminal portions 89b and 89c of the short bar 89 are less than 1/4 of the height H in FIG. 6A. That is, the positive electrode terminal portion (82, 89b) and the negative electrode terminal portion (87, 89c) of the high voltage device main body 61 are in the height direction of the positive electrode terminal portion (22) and the negative electrode terminal portion (27) of the low voltage device main body 1.
  • Two connection terminals (362 and 372, 376 and 377) are provided in the range of half of the above. In this way, when the medium / high voltage battery pack 301 is mounted on the high voltage device main body 61 as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a connection state between the terminal portion 45 of the medium voltage device main body 31 and the connection terminal group 360 of the medium / high voltage battery pack 301.
  • the medium / high voltage battery pack 301 includes a circuit board 350, and the circuit board 350 includes upper positive electrode terminals 361, 362, lower positive electrode terminals 371, 372, T terminals 364, V as connection terminals on the battery pack 301 side.
  • the terminal 365, the LS terminal 366, the upper negative electrode terminal 367, the lower negative electrode terminal 377, and the LD terminal 368 are fixed.
  • the terminal group for signal transmission that is, the T terminal 364, the V terminal 365, the LS terminal 366, and the LD terminal 368 are the T terminal 264 and the V terminal 265 of the low / medium voltage battery pack 201 shown in FIG. 7 (A). It is preferable to use the same metal parts as the LS terminal 266 and the LD terminal 268. To fix these power terminals and signal terminals, pass the legs of each terminal through the holes of the circuit board 350 and solder them on the back side of the circuit board 350.
  • the upper positive electrode terminal 361 and the lower positive electrode terminal 371 are charging terminals connected to the charger, and are not connected to the connection terminal of the medium voltage device main body 31.
  • the terminal portion 45 is provided with a positive electrode input terminal 52, a T terminal 54, a V terminal 55, an LS terminal 56, a negative electrode input terminal 57, and an LD terminal 58, and these metal terminals are cast on a base portion 46 made of synthetic resin. Manufactured in a crowd. Connection portions 52c, 54c, 55c, 56c, 57c, 58c, which are part of each terminal component, are exposed on the upper side of the base portion 46.
  • the positive electrode input terminal 52 is connected to the connection portion 52c
  • the negative electrode input terminal 57 is connected to the terminal portion 57c.
  • a partition plate 47 made of synthetic resin is formed between the positive electrode input terminal 52 and the T terminal 54.
  • the partition plate 47 is manufactured by using the same member as the base portion 46, or by casting a plate-shaped member made of another non-conductor.
  • the terminal portion 45 is further formed with a convex portion 48 for preventing erroneous mounting.
  • FIG. 10B is a perspective view showing a state in which the terminal portion 45 and the connection terminal group 360 are fitted to each other.
  • the medium / high voltage battery pack 301 has a pair of first output terminals (lower positive electrode terminal 372 and upper negative electrode terminal 367) extending upward from the circuit board 350 and connected to one positive electrode and a negative electrode of a plurality of cell units. It has a pair of second output terminals (upper positive electrode terminal 362 and lower negative electrode terminal 377) extending upward from the circuit board 350 and connected to another positive electrode and negative electrode of the plurality of cell units.
  • the pair of first output terminals and the pair of second output terminals are connected to the input terminals (positive electrode input terminal 52 and negative electrode input terminal 57) of the medium voltage device main body 31, respectively. It has a connection portion and an avoidance portion between the connection portion and the substrate to avoid a medium voltage series terminal.
  • the short-circuit terminal portion 59b of the short bar 59 is located in the avoidance portion where the terminal portions of the first and second output terminals do not exist, and is either the upper positive electrode terminal 362 or the lower positive electrode terminal 372. It is in a state where it does not come into contact with.
  • the short-circuit terminal portion 59c of the short bar 59 is also in an insulated state in which it does not contact either the upper negative electrode terminal 367 or the lower negative electrode terminal 377. Therefore, in this connection state, a voltage in which the first cell unit 345 and the second cell unit 346 are connected in parallel between the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57, that is, a direct current with a rating of 36 V is output. ..
  • the medium / high voltage battery pack 301 can be mounted on the medium voltage device main body 31.
  • the lower half of the lower positive electrode terminal 372 is covered with a synthetic resin cover so that the short-circuit terminal portion 59b of the short bar 59 and the lower positive electrode terminal 372 do not come into contact with each other. It is preferable to attach it to the lower positive electrode terminal 372 or to apply a resin such as silicon to the lower side of the lower positive electrode terminal 372.
  • the lower half of the lower positive electrode terminal 371 and the lower negative electrode terminal 377 is also provided with some kind of insulating means such as a synthetic resin cover so that the short bar 59 has the lower positive electrode terminal 372 and the lower negative electrode terminal 377. It is good to prevent conduction. That is, it is preferable to provide an insulating means between the short bar 59 so that the short bar 59 does not come into contact with the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
  • FIG. 11A is a diagram showing the terminal portion 75 of the high voltage device main body 61 and the connection terminal group 360 of the medium / high voltage battery pack 301, and the configuration of the connection terminal group 360 and the like is the configuration shown in FIG. Is the same as.
  • the terminal portion 75 includes a positive electrode input terminal 82 and a negative electrode input terminal 87 having a height extremely smaller in the vertical direction than the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 of the medium voltage device main body 31 shown in FIG. Will be done.
  • a metal plate (short bar 89) bent in a U shape is provided below the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input terminal 87, and the short-circuit terminal portion 89b thereof is provided below the positive electrode input terminal 82.
  • a short-circuit terminal portion 89c is provided below the negative electrode input terminal 87.
  • the positive electrode input terminal 82, the negative electrode input terminal 87, and the short bar 89 are all located at the connection portion where the arm portions (362a, 362b, etc.) of the first and second output terminals are located.
  • the portion of the short bar 59 in FIG. 10 where the short-circuit terminal portions 59b and 59c are located is an avoidance portion, no metal terminal is provided, and the corresponding portion of the terminal portion 75 is closed with resin. Is.
  • FIG. 11B is a diagram showing the shapes of the connection terminals (82, 84 to 88) and the short bar 89 cast into the base portion 76, omitting the illustration of the resin portion of the terminal portion 45.
  • the T terminal 84, V terminal 85, LS terminal 86, and LD terminal 88, which are terminals for signal transmission, have the same shape as the T terminal 54, V terminal 55, LS terminal 56, and LD terminal 58 shown in FIG. ..
  • Connection portions 84c, 85c, 86c, 88c communicating with the T terminal 84, the V terminal 85, the LS terminal 86, and the LD terminal 88 are formed on the upper side of the base portion 76.
  • the connecting portions 82c and 87c communicating with the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input terminal 87 via the connecting portions 82b and 87b are also connected to the base portion 76. It is formed on the upper side. Since the short bar 89 is a metal piece bent in a U shape and does not need to be connected to the electric circuit on the high voltage device main body 61 side, a terminal such as the connection portion 84c is not formed.
  • the positive electrode input terminal 82 is fitted between the arms 362a and 362b of the upper positive electrode terminal 362, and the negative electrode input terminal 87 is the upper negative electrode terminal 367. It fits between the arms 367a and 367b.
  • the short-circuit terminal portion 89b of the short bar 89 is fitted between the arm portions 372a and 372b of the lower positive electrode terminal 372 (see FIG. 13 for reference numerals), and the short-circuit terminal portion 89c is the lower negative electrode terminal 377. It fits between the arms 377a and 377b (see FIG. 13 for reference numerals).
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which the terminal portion 75 and the connection terminal group 360 are fitted to each other.
  • the positive electrode input terminal 82 and the upper positive electrode terminal 362, the lower positive electrode terminal 372 and the short-circuit terminal portion 89b of the short bar 59, the negative electrode input terminal 87 and the upper negative electrode terminal 367, and the lower negative electrode terminal 377 and the short bar 89 are short-circuited.
  • the connection state of the terminal portion 89c is the same as the contact state shown in FIG. 9B.
  • the contact state shown in FIG. 9B is obtained and the power of the rated 72V is supplied to the high voltage device main body 61.
  • FIG. 13 is a perspective view of the terminal portion 75 of FIG. 12 and the connection terminal group 360 as viewed from different directions (at the time of fitting).
  • the base portion 76 (see FIG. 12) of the terminal portion 75 is not shown.
  • the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input terminal 87 of the terminal portion 75 have a small vertical width (excluding the portion covered by the base portion 76 (see FIG. 12) which is a resin portion) and have a height thereof. It is less than 1/4 of the input terminals 22 and 27 of the low voltage device main body 1 and less than half of the input terminals 52 and 57 of the medium voltage device main body 31.
  • a short bar 89 bent in a substantially U shape is provided below the positive electrode input terminal 82 and the negative electrode input terminal 87.
  • the shape of the short bar 89 has a small height in the vertical direction, but the width in the horizontal direction and the length in the front-rear direction are the same as those of the short bar 59 (see FIG. 10B) included in the medium voltage device main body 31.
  • the vertical size of the short bar 89 is less than half that of the short bar 59 (see FIG. 10B).
  • the role of the short bar 89 is the same as that of the short bar 59 included in the medium voltage device main body 31, and the short bar 89 is electrically short-circuited by fitting into the lower positive electrode terminal 372 and the lower negative electrode terminal 377.
  • FIG. 13B is a partially enlarged view of the positive electrode input terminal 82 and the terminal portion 89b of the short bar 89.
  • the positive electrode input terminal 82 is connected to the connecting portion 82c via the connecting portion 82b.
  • the vertical cross-sectional shape extending in the vertical and horizontal directions of the short bar 89 under the positive electrode input terminal 82 is a quadrangle, and the bottom surface of the terminal portion 82a of the positive electrode input terminal 82 and the upper surface of the short circuit terminal portion 89b of the short bar 89. Is a parallel plane with a gap in between.
  • FIG. 13B is a partially enlarged view of the positive electrode input terminal 82 and the terminal portion 89b of the short bar 89.
  • the positive electrode input terminal 82 is connected to the connecting portion 82c via the connecting portion 82b.
  • the vertical cross-sectional shape extending in the vertical and horizontal directions of the short bar 89 under the positive electrode input terminal 82 is a quadrangle, and the bottom surface of the
  • the positive electrode input terminal 82 portion is extracted and shown, but the shape of the negative electrode side of the terminal portion 75 is only symmetrical with the positive electrode side, and the terminal portion 87c of the negative electrode input terminal 87 and the short bar are shown.
  • the shape of the terminal portion 89c of 89 is the same as the shape of the positive electrode input terminal 82 and the terminal portion 89b.
  • FIG. 13 (C) is a view of the positive electrode terminals 362 and 372 of FIG. 13 (A) as viewed from the right side.
  • the upper positive electrode terminal 362 has two elongated arms 362a and 362b (not visible in the figure) extending forward from the left and right side surfaces near the upper end, and the lower positive electrode terminal 372 is from the left and right side surfaces near the upper end thereof. It has two elongated arms 372a, 372b (not visible in the figure) extending anteriorly.
  • the vertical positions of the arms 362a and 362b are the same, the vertical positions of the arms 372a and 372b are the same, and the arm 362a and the arm 372a are separated from each other by a certain distance in the vertical direction to form a battery pack or an external charger. When not connected to, it is electrically isolated.
  • the arm portion 362b and the arm portion 372b which cannot be seen in the figure, are also electrically isolated when they are not connected to the battery pack or the external charger.
  • the positive electrode input terminal 82 is fitted between the arms 362a and 362b, and the terminal portion 89b of the short bar 89 is fitted between the arms 372a and 372b.
  • the upper positive electrode terminal 362 and the lower positive electrode terminal 372 are not electrically conductive because they are separated by a predetermined gap. Similarly, on the negative electrode terminal side, the upper negative electrode terminal 367 and the lower negative electrode terminal 377 do not conduct with each other.
  • FIG. 14A is a diagram showing the shapes of the terminal portions 15, 45, 75 on the main body side of the electric device
  • FIG. 14B is a power terminal (positive electrode input terminal and negative electrode input terminal) at the terminal portions 15, 45, 75.
  • It is a comparison table that summarizes the arrangement status of. Since FIG. 14 is schematically illustrated for explaining these relationships, the shape and dimensions are not exact.
  • the shapes of the terminal portions 45 and 75 were set.
  • the external dimensions of the base portions 16, 46, and 76 of the terminal portions 15, 45, and 75 are almost the same and compatible (however, the presence or absence of the convex portions 48, 78 for preventing erroneous mounting is different).
  • the terminal portion 45 for 36V is divided into upper and lower parts, and two terminals (positive electrode input terminal 52 and short bar) are divided into the upper and lower parts.
  • the terminal portion 59b) of 59 was arranged.
  • the upper half region was further divided into two, and two terminals (positive electrode input terminal 82 and terminal portion 89b of the short bar 89) were arranged at a height portion of 1/4 of H.
  • the low / medium voltage battery pack 201 can be configured to be mounted on both the low voltage device main body 1 and the medium voltage device main body 31, and can be configured to be mounted on both the low voltage device main body 1 and the medium voltage device main body 31.
  • the battery pack 301 can be configured to be mounted on both the medium voltage device main body 31 and the high voltage device main body 61.
  • the medium voltage device main body 31 and the high voltage device main body 61 can be placed close to each other. It is possible to provide a medium / high voltage battery pack 301 that can be connected to both. Moreover, looking at the medium voltage device main body 31, any battery pack of the low / medium voltage battery pack 201 and the medium / high voltage battery pack 301 can be attached.
  • the range covered by the plurality of voltage switching type low / medium voltage battery pack 201 and the medium / high voltage battery pack 301 (the main body of the device that can be mounted) is overlapped (both can output 36V).
  • the adoption of the high-voltage device main body 61 was facilitated, and the medium / high-voltage battery pack 301 could be efficiently used between a plurality of voltages, and an easy-to-use electric device system could be realized.
  • the terminal portion 15 for 18V (for low voltage) is divided and used for the terminal portion 45 for 36V and one half (upper half) of the terminal portion 45 for 36V.
  • the terminal unit 75 for 72V was further divided and used. Based on this idea, if the H / 4 at the top of the terminal part 75 for 72V is further divided into two and divided into two for each H / 8, a battery pack that can be switched between 72V and 144V is also theoretical. The above is feasible. However, in reality, the width of the terminal portion in the vertical direction is small and it is necessary to consider the harmful effects. Therefore, it is advisable to commercialize the battery pack and the electric device main body in accordance with the idea of the electric device system of this embodiment.
  • the upper half of the terminal portion 45 for 36V in the height direction is divided in the vertical direction and used.
  • the terminal portion 475 of the main body of the electric device and the medium / high voltage battery pack 501 realized based on this idea will be described with reference to FIGS. 15 to 19.
  • FIG. 15A is a connection circuit diagram between the medium / high voltage battery pack 501 and the medium voltage device main body 31 according to the second embodiment of the present invention.
  • the medium / high voltage battery pack 501 has two positive electrode terminals (562, 572) and two negative electrode terminals (567, 577) connected to the first cell unit 545 and the second cell unit 546, but has two terminals. It is characterized by arranging the arms in the front and back instead of the top and bottom. That is, the positive electrode terminal was composed of the rear positive electrode terminal 562 and the front positive electrode terminal 572, and the negative electrode terminal was composed of the rear negative electrode terminal 567 and the front negative electrode terminal 577.
  • the medium voltage device main body 31 has the same shape as the terminal portion 45 described with reference to FIG. 10 (A).
  • the positive electrode of the first cell unit 545 is connected to the front positive electrode terminal 572, and the negative electrode of the first cell unit 545 is connected to the rear negative electrode terminal 567.
  • the positive electrode of the second cell unit 546 is connected to the rear positive electrode terminal 562, and the negative electrode of the second cell unit 546 is connected to the front negative electrode terminal 577.
  • the front positive electrode terminal 572 has two left and right arm portions 572a and 572b, and the rear positive electrode terminal 562 has two left and right arm portions 562a and 562b.
  • the front negative electrode terminal 577 has two left and right arm portions 577a and 577b, and the rear negative electrode terminal 567 has two left and right arm portions 567a and 567b.
  • These terminals (562, 572, 567, 577) can be configured with common parts.
  • the rear side of the portion near the circuit board 550 is connected between the left and right sides, and is formed in a substantially U shape in which the front side opens in top view.
  • Arm portions 572a and 572b extending upward from both the left and right sides of the U-shaped portion are formed.
  • Legs 572d and 572e are formed downward from the substantially U-shaped portion. The legs 572d and 572e penetrate the mounting holes of the circuit board 550 to the back side and are fixed by soldering on the back side of the circuit board 550.
  • the arms 572a and 572b are configured so that the distance (distance in the left-right direction) is wide near the circuit board and the distance becomes narrower toward the upper side.
  • the contact point with the connection terminal on the main body of the electric device (the narrowest part of the left and right arms 572a and 572b) is the positive electrode input terminal located on the upper side of the terminal 45 of the medium voltage device main body 31. It was set to the same position as 52.
  • the short bar 59 of the medium voltage device main body 31 is located between the left and right arm portions 572a and 572b, but has a distance from the left and right arm portions 572a and 572b, and is physically and electrically non-existent. In contact.
  • the contact state between the rear positive electrode terminal 562 and the positive electrode input terminal 52 is also the same as the contact state between the front positive electrode terminal 572 and the positive electrode input terminal 52. Therefore, the front positive electrode terminal 572 and the rear positive electrode terminal 562 are short-circuited via the positive electrode input terminal 52. Similarly, the front negative electrode terminal 577 and the rear negative electrode terminal 567 are short-circuited via the negative electrode input terminal 57.
  • a first cell unit 545 is inserted between the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 of the medium voltage device main body 31.
  • FIG. 15B is a connection circuit diagram between the medium / high voltage battery pack 501 and the high voltage device main body 461.
  • the shape of the terminal portion 475 of the high voltage device main body 461 is such that the positive electrode input terminal 482 and the terminal portion 489b of the short bar 489 are arranged in the front-rear direction, and the negative electrode input terminal 487 and the short bar 489 are arranged.
  • the terminal portions 489c are arranged so as to be arranged in the front-rear direction.
  • the positive electrode input terminal 482 and the negative electrode input terminal 487 are arranged so as to penetrate from the upper side to the lower side of the horizontal portion 476a (see FIG. 18 described later) of the base portion 476 (see FIG.
  • the short bar 489 is arranged so that the connecting portion 489a extends in the horizontal direction, and is cast in the horizontal portion 476a of the base portion 476 (see FIG. 18 described later) of the terminal portion 475.
  • the terminal portion 475 of the high-voltage device main body 461 is matched to the shape of the power terminal group (562, 567, 572, 577) of the middle / high-voltage battery pack 501 of the second embodiment, and the first cell unit 545 is matched. Since the parallel connection voltage (36V) and the series connection voltage (72) of the second cell unit 546 are output, it is possible to realize an easy-to-use electric device system that realizes automatic switching between medium and high voltage.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a connection state between the terminal portion 45 of the medium voltage device main body 31 and the connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501 according to the second embodiment.
  • the medium / high voltage battery pack 501 includes a circuit board 550, and the circuit board 550 includes rear positive electrode terminals 561, 562 and front positive electrode terminals 571, 572, T as connection terminals on the medium / high voltage battery pack 501 side.
  • Terminal 364, V terminal 365, LS terminal 366, rear negative electrode terminal 567, front negative electrode terminal 577, and LD terminal 368 are fixed.
  • the terminal group for signal transmission that is, the T terminal 364, the V terminal 365, the LS terminal 366, and the LD terminal 368 has the same configuration as the low / medium voltage battery pack 201 shown in FIG. 7 (A).
  • FIG. 16B is a perspective view showing a state in which the terminal portion 45 and the connection terminal group 560 are fitted to each other.
  • the connection state of the T terminal 364, V terminal 365, LS terminal 366, LD terminal 368 and T terminal 54, V terminal 55, LS terminal 56, and LD terminal 58 for signals is the low / medium voltage battery of the first embodiment. It has the same configuration as the pack 201.
  • the rear positive electrode terminal 562 and the front positive electrode terminal 572 are simultaneously fitted with the positive electrode input terminal 52.
  • the rear negative electrode terminal 567 and the front negative electrode terminal 577 are simultaneously fitted with the negative electrode input terminal 57.
  • the short-circuit terminal portion 59b of the short bar 59 is in a floating state in which it does not contact either the rear positive electrode terminal 562 or the front positive electrode terminal 572.
  • the short-circuit terminal portion 59c of the short bar 59 is also in a floating state (non-contact or insulated state) in which it does not contact either the rear negative electrode terminal 567 or the front negative electrode terminal 577. Therefore, in the mounted state of FIG. 16B, a voltage in which the first cell unit 545 and the second cell unit 546 are connected in parallel, that is, a direct current rated at 36 V, is between the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57. It is output.
  • the medium / high voltage battery pack 501 can be mounted on the medium voltage device main body 31 instead of the low / medium voltage battery pack 201.
  • a synthetic resin cover is attached to the lower portion of the front positive electrode terminal 572 so that the short-circuit terminal portion 59b of the short bar 59 does not come into contact with the positive electrode terminals 562 and 572. It may be attached to the lower portion of the rear positive electrode terminal 562.
  • the lower half of the front negative electrode terminal 577 and the rear negative electrode terminal 567 is also provided with some insulating means such as a synthetic resin cover so that the short bar 59 conducts to the front negative electrode terminal 577 and the rear negative electrode terminal 567. It is good not to be able to do it.
  • FIG. 17 is a diagram showing a terminal portion 45 of the medium voltage device main body 31 and a connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501 according to the second embodiment, and FIG. 17A is a perspective view.
  • B) is a rear view seen from the rear side.
  • the short-circuit terminal portion 59b of the short bar 59 is provided with a gap between the left and right arm portions 562a and 562b of the positive electrode terminals 562 and 572 and between the arm portions 572a and 572b (to prevent contact with each other). To be accommodated (positioned).
  • the short-circuit terminal portion 59c of the short bar 59 is located between the left and right arm portions 567a and 567b of the negative electrode terminals 567 and 577, and between the arm portions 577a and 577b. , Each is housed (positioned) with a gap (so that they do not touch).
  • the positive electrode input terminal 52 contacts the arm portions 562a and 562b, and also contacts the arm portions 572a and 572b. Due to these contacts, the positive electrode terminals of the first cell unit 545 and the second cell unit 546 (both see FIG.
  • the negative electrode input terminal 57 contacts the arm portions 567a and 567b, and also contacts the arm portions 577a and 577b. Due to these contacts, the negative electrode terminals of the first cell unit 545 and the second cell unit 546 (both see FIG. 15) are short-circuited to the negative electrode input terminal 57.
  • the T terminal 364, the V terminal 365, and the LS terminal 366 are formed lower than the other terminals in the vertical direction, so that a space for the convex portion 48 when the terminal portion 45 is mounted is secured. Will be done.
  • the shapes of the arm portions 561a, 561b, 562a, and 562b of the rear positive electrode terminals 561 and 562, respectively, can be understood.
  • the arm portions 561a, 561b, 562a, and 562b are formed so as to extend upward from the left and right side surfaces of the base portions 561c and 562c bent in a U shape when viewed from above.
  • the arm portions 561a, 561b, 562a, and 562b are narrowed so as to approach each other toward the upper side of the connection portion of the base portions 561c and 562c, and are refracted so as to spread to the left and right near the upper end. This refracted portion serves as a contact point with the connection terminal on the main body side of the electric device.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of the terminal portion 475 of the high voltage device main body 461 and the connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501 according to the second embodiment
  • FIG. 18A is a perspective view showing the configuration of the connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501. It is a figure which shows the state just before mounting the battery pack 501 (the state before the terminal part 475 is fitted).
  • the positive electrode input terminal 482 and the terminal portion 489b of the short bar 489 are arranged downward from the upper wall of the base portion 476 of the terminal portion 475.
  • the negative electrode input terminal 487 and the terminal portion 489c (not visible in the figure) of the short bar 489 are arranged on the negative electrode terminal side.
  • FIG. 18B is a diagram showing a fitted state between the terminal group of the terminal portion 475 of the high voltage device main body 461 and the connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501.
  • the positive electrode input terminal 482 of the terminal portion 475 is fitted with the rear positive electrode terminal 562, and the negative electrode input terminal 487 of the terminal portion 475 is fitted with the rear negative electrode terminal 567.
  • the terminal portion 489b of the short bar 489 is fitted with the front positive electrode terminal 572, and the terminal portion 489c of the short bar 489 is fitted with the front negative electrode terminal 577.
  • FIG. 19 is a diagram showing a state in which the terminal portion 475 of the high voltage device main body 461 and the connection terminal group 560 of the medium / high voltage battery pack 501 according to the second embodiment are fitted (No. 2).
  • a convex portion 478 for preventing erroneous mounting is formed on the terminal portion 475.
  • the terminal portions (positive electrode terminals 562, 572, negative electrode terminals 567, 757) of the medium / high voltage battery pack 501 are configured to extend upward from the circuit board 550.
  • the short bar 59 and the pair of the terminals corresponding to the short bar 59 are paired so that the terminal portions 59b and 59c of the short bar 59 do not come into contact with the positive electrode terminals 562 and 572 and the negative electrode terminals 567 and 577.
  • the width of the lower side (circuit board 550 side) of the arm portion (for example, 562a, 562b) in the left-right direction is made larger than the thickness of the terminal portions 59b, 59c of the short bar 59, and between the terminal portions 59b, 59c and the arm portion.
  • the terminal portion was formed so as to generate a gap.
  • the width of the pair of arms on the tip side of the terminal portion in the left-right direction is made smaller than the thickness of the terminal portion on the main body side of the electric device.
  • the positive electrode input terminal 482, the negative electrode input terminal 487, and the short bar 489 of the high voltage device main body 61 are medium / high voltage batteries, respectively. It is securely fitted to the rear positive electrode terminal 562, the rear negative electrode terminal 567, the front positive electrode terminal 572, and the front negative electrode terminal 577 of the pack 501. Since the positive electrode input terminal 482, the negative electrode input terminal 487, and the 582 short bar 489 of the high voltage device main body 61 each extend downward from the base portion 476 of the terminal portion 475, they are terminals of the medium / high voltage battery pack 501. It is not affected by the gap between the arms of the portion, and can be securely fitted on the tip side of the arm.
  • FIG. 20 is a schematic view showing the shapes of the terminal portions 15, 45, and 475 on the main body side of the electric device, and is a diagram for explaining the size relationship between them.
  • the external dimensions of the base portion 476 of the terminal portion 475 are length L and height H, and are compatible (however, the presence or absence of the convex portions 48 and 478 for preventing erroneous mounting is different).
  • the terminal portion 45 for 36V is divided into upper and lower parts, and two terminals (positive electrode input terminal 52 and short bar) are divided into the upper and lower parts.
  • the terminal portion 59b) of 59 was arranged.
  • the upper half region is further divided into two front and rear parts, and two terminals (positive electrode input terminal 482 and short bar 489 terminal portion) are divided into the front 1/2 portion and the rear 1/2 portion. 489b) was placed.
  • the electrode portion of the terminal portion 45 for the base 36V medium voltage device main body 31
  • the medium / high voltage battery pack 301 or the medium / high voltage battery pack 501 battery is used.
  • a pack can also be attached.
  • the medium / high voltage battery pack 501 of the second embodiment just like the medium / high voltage battery pack 301 of the first embodiment, it is only attached to either the medium voltage device main body 31 or the high voltage device main body 461. You can switch to the appropriate output voltage with. Therefore, it is possible to provide an electric device system that promotes the spread of the high voltage device body in addition to the medium voltage device body.
  • FIG. 21 is an overall view of an electrical equipment system according to a third embodiment of the present invention.
  • the low voltage battery pack 101 can be attached to the low voltage device main body 1 as shown by the solid line arrow 91 (circle symbol in the figure), but the medium voltage device main body 31 and the high voltage as shown by the dotted line arrows 96 and 98. It cannot be attached to the device body 601 (cross symbol in the figure).
  • the low / medium voltage battery pack 201 can be attached to the low voltage device main body 1 and the medium voltage device main body 31 as shown by the solid line arrows 92 and 93, but is attached to the high voltage device main body 601 as shown by the dotted line arrow 97. Cannot be installed.
  • the battery pack 701 is a battery pack compatible with three voltages (hereinafter referred to as "three-voltage battery pack"), and as shown by solid line arrows 792 to 794, the low voltage device main body 1, the medium voltage device main body 31, and the high voltage device main body 601 It can be attached to any of the above.
  • the three-voltage battery pack 701 automatically selects and outputs a voltage corresponding to the mounted electric device main body (1, 31, 601), that is, 18V, 36V, or 72V.
  • the high-voltage device main body 601 in the third embodiment has a different terminal portion 615 (see FIGS. 27 and 28 described later) from the high-voltage device main body 61 shown in FIG.
  • the medium / high voltage battery pack 301 shown in FIG. 15 is attached to the low voltage device main body 1 and the medium voltage device main body 31. Can be used, but it cannot be attached to the high voltage device main body 601 due to the difference in the shape of the connection terminal portion.
  • the appearance of the trivoltage battery pack 701 is the same as that of the medium / high voltage battery pack 301 shown in FIG. 5, and in particular, it is attached to the electric device main body (1, 31, 601) formed in the trivoltage battery pack 701. Maintains or releases the mounting state of the rail portions 238a and 238b (see FIG. 5), the slot size of the slot group arrangement area 220 (see FIG. 5), and the electrical equipment main body (1, 31, 601) side.
  • the latch mechanism for is compatible.
  • a total of 20 battery cells are housed in the case of the trivoltage battery pack 701.
  • the type of battery cell to be used is a lithium ion battery cell (rated 3.6V)
  • 10 battery cells are connected in series, and two sets of series connections thereof are further connected in parallel.
  • five battery cells are connected in series, and all four sets of series connections are connected in parallel.
  • the trivoltage battery pack 701 can be charged using an external charger (not shown) after being removed from the electric device main body (1, 31, 601).
  • a three-voltage battery pack 701 is possible if a charger for 18V is prepared. Further, even a 36V charger or a 72V charger can charge the three-voltage battery pack 701.
  • a combination of low voltage, medium voltage, and high voltage is configured at 18V, 36V, and 72V, but the present invention is not limited to the combination of these voltages, and low voltage is used.
  • the medium voltage may be twice the low voltage (2 n volt) and the high voltage may be four times the low voltage (4 n volt), with n volts other than 18 V (where n> 0).
  • FIG. 22 is a diagram showing a connection terminal group of the three-voltage battery pack 701 of FIG. 21, FIG. 22A is a perspective view of the circuit board 730 and the connection terminal group 740 as a whole, and FIG. 22B is a perspective view of a large terminal component 721. It is a figure, (C) is a perspective view of a small terminal component 726.
  • the three-voltage battery pack 701 uses five lithium-ion battery cells as one cell unit, and connects the output of each cell unit to the four positive electrode terminals 745 to 748 and the four negative electrode terminals 761 to 764, respectively (details are shown in FIG. 23). Explained in). 741 to 744 (arranged in the order of 741, 742, 743, 744 from the front.
  • positive electrode terminals 745 to 748 and 761 to 764 are positive electrode terminals (C + terminals) for charging, and positive electrode terminal 741 is a fuse (not shown).
  • positive electrode terminals 742 to 744 are similarly connected to the positive electrode terminals 746 to 748 via fuses (not shown).
  • the positive electrode terminal set (741 to 748) and the negative electrode terminal set (761 to 764) are obtained by doubling the number of the positive electrode terminal set and the negative electrode terminal set of the second embodiment shown in FIGS. 15 to 17. Is.
  • the large terminal component 721 shown in (B) and the small terminal component 726 shown in (C) 2 Prepare the type. Then, as shown in FIG. 22A, the small terminal component 726, the large terminal component 721, the small terminal component 726, and the large terminal component 721 are alternately arranged from the front to the rear of the circuit board 730 to form a positive electrode for charging.
  • terminal set (741 to 744) It constitutes a terminal set (741 to 744), a positive electrode set for discharging (745 to 748), and a negative electrode set (761 to 764).
  • the positive and negative terminal groups were divided into four, and the positive electrode or the negative electrode of the 18V cell unit was connected to each terminal.
  • the upper case (not shown) that covers the upper side of the circuit board 730 of FIG. 22 has a shape compatible with the upper case 310 of the battery pack 301 shown in FIG. 5, and has a spacing and shape of eight slots arranged in the left-right direction. Is the same.
  • the positive electrode terminal set (741 to 744) for charging is arranged inside a slot (not shown) having the same shape as the slot 221 shown in FIG.
  • the positive electrode terminal set (745 to 748) for discharging is arranged inside a slot (not shown) having the same shape as the slot 222 shown in FIG.
  • the negative electrode terminal set (761 to 764) is arranged inside a slot (not shown) having the same shape as the slot 227 shown in FIG.
  • the slots 222 and 227 shown in FIG. 5 may be provided with a dividing wall so as to be divided into two in the vertical direction.
  • the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 which are power supply terminals, are on the upper side (first slot) of the slot. Is inserted, and the terminal portions 59b and 59c of the short bar 59 are inserted into the lower side (second slot) of the slot.
  • the battery pack 301 and the high voltage device main body 61 are connected, as shown in FIG.
  • the terminal portions 89b and 89c of the short bar 89 are inserted, and none of the terminals of the high voltage device main body 61 is inserted into the lower stage side of the slot.
  • the split wall may be integrated with or separate from the housing of the battery pack 301.
  • Three signal terminals (754 to 756) are provided between the positive electrode terminal group (745 to 748) and the negative electrode terminal group (761 to 764) of the circuit board 730. Further, one signal terminal (758) is provided on the left side of the negative electrode terminal group (761 to 764).
  • the three signal terminals are T terminal 754, V terminal 755, and LS terminal 756, and their shapes and functions are the same as those of T terminal 264, V terminal 265, and LS terminal 266 shown in FIGS. 7 to 8.
  • the signal terminal on the left side of the negative electrode terminal group (761 to 764) is the LD terminal 758, and its shape and function are the same as those of the LD terminal 268 shown in FIGS. 7 to 8.
  • FIG. 22B is a diagram showing a large terminal component 721.
  • the large terminal component 721 is a component used as the positive electrode terminals 742, 744, 746, 748 and the negative electrode terminals 762, 764 shown in FIG. 23.
  • the large terminal component 721 is an integral piece of metal, and is manufactured here by stamping a metal plate.
  • the large terminal component 721 mainly has three parts, that is, the arm portions 721a and 721b, the base portion 721c, and the leg portions 721d and 721e.
  • connection terminal piece is the shape of the arms 721a and 721b, and the distance d2 at the connection with the base 721c, but the distance between the arms 721a and 721b in the left-right direction narrows as it goes upward. At the closest point, they are close to each other so as to be d4 (here, d4 ⁇ d2). Further, when the closest approach point is exceeded, the distance between the left and right arm portions 721a and 721b widens as it goes upward, and becomes d5 (d4 ⁇ d5 ⁇ d2). The distance d1 between the legs 721d and 721e and the distance d2 between the connection portion between the base portion 721c and the arm portion are the same.
  • the base portion 721c is a portion connecting the lower extension portions of the left and right arm portions 721a and 721b formed in a prismatic shape, and is formed in a solid shape having a predetermined plate thickness.
  • Two legs 721d and 721e extend below the base portion 721c.
  • the legs 721d and 721e are large terminal parts by penetrating a through hole (not visible in the figure) formed in the circuit board 730 to the lower side and soldering to the circuit pattern on the lower side of the circuit board 730. Formed to secure the 721 to the circuit board 730.
  • the thickness of the legs 721d and 721e in the anteroposterior direction is not as thick as that of the arms 721a and 721b, but is formed thinner.
  • the bottom surface of the base portion 721c is formed flat, and the bottom surface is formed so as to be in good contact with the circuit board 730 and to be stable.
  • FIG. 22C is a diagram showing a small terminal component 726.
  • the small terminal component 726 is a component used as the positive electrode terminals 741, 743, 745, 747 and the negative electrode terminals 761, 763 shown in FIG. 22 (A).
  • the small terminal component 726 is an integrated product manufactured by stamping metal like the large terminal component 721.
  • the small terminal component 726 mainly has three parts, that is, the arm portions 726a and 726b, the base portion 726c, and the leg portions 726d and 726e.
  • the distance between the small terminal parts 726 in the left-right direction at the connection portion with the base portion 726c is d7, but the distance between the arm portions 726a and 726b in the left-right direction becomes narrower as it goes upward, and becomes d8 at the closest point. Close (here, d8 ⁇ d7). Further, when the closest approach point is exceeded, the distance between the left and right arm portions 726a and 726b widens as it goes upward, and becomes d9 (d8 ⁇ d7 ⁇ d9).
  • the distance d6 between the legs 726d and 726e and the distance d7 between the connection between the base 721c and the arm are the same.
  • Two legs 726d and 726e extend below the base portion 726c.
  • the legs 726d and 726e are small terminal parts by penetrating a through hole (not visible in the figure) formed in the circuit board 730 to the lower side and soldering to the circuit pattern on the lower side of the circuit board 730. Formed to secure the 726 to the circuit board 730.
  • the thickness of the legs 726d and 726e in the anteroposterior direction is formed as thin as the legs 721d and 721e.
  • the height h1 from the upper end of the base portion 726c of the fitting portion of the arm portions 726a and 726b of the small terminal component 726 is the vertical center position of the first short bar 631 (see FIG. 25) described later and the second described later. It is almost the same as the position near the lower end of the terminal portion of the short bar 633 of No. 3 (see FIG. 25).
  • the distance d3 between the arm portions 721a and 721b is set to the first to third short bars 631 to 633 (see FIG. 23 to be described later).
  • the positive electrode input terminal 622 and the negative electrode input terminal 627 have a sufficient size in the left-right direction (for example, the interval d3 is at least twice the width in the left-right direction).
  • the height h2 from the upper end of the base portion 721c of the fitting portion of the arm portions 721a and 721b of the large terminal component 721 is larger than the height h1 of the small terminal component 726 (for example, the height h2 is the height h). More than twice 1 ).
  • FIG. 23 (A) is a connection circuit diagram between the three-voltage battery pack 701 and the low-voltage device main body 1.
  • the trivoltage battery pack 701 has four sets of cell units 771 to 774. Similar to the first and second embodiments, each cell unit 771 to 774 has five battery cells connected in series, and each cell unit has an output of 18V.
  • the voltage (unit volt, 18V) shown at the uppermost end and the lowermost end of each cell unit (five battery cells) is a potential with respect to ground (0V). Further, the voltage shown near the connection terminals (22, 27) is also a potential with respect to ground (0V).
  • the positive electrode of the first cell unit 771 is connected to the positive electrode terminal 745, and the negative electrode is connected to the negative electrode terminal 764.
  • the positive electrode of the second cell unit 772 is connected to the positive electrode terminal 746, the negative electrode is connected to the negative electrode terminal 761, the positive electrode of the third cell unit 773 is connected to the positive electrode terminal 747, and the negative electrode is connected to the negative electrode terminal 762.
  • the positive electrode of the fourth cell unit 774 is connected to the positive electrode terminal 748, and the negative electrode is connected to the negative electrode terminal 763.
  • the positive electrode input terminal 22 and the negative electrode input terminal 27 are terminals for 18V input used in the low voltage device main body 1 described with reference to FIG. 7.
  • the positive electrode input terminal 22 is in contact with all four positive electrode terminals 745 to 748, and the negative electrode input terminal 27 is in contact with all four negative electrode terminals 761 to 764.
  • the positive electrode terminals 745 and 747 are in the lower half region of the positive electrode input terminal 22.
  • the positive electrode terminals 746 and 748 are in contact with each other in the upper half region of the positive electrode input terminal 22.
  • the negative electrode terminals 761 and 763 are in contact with each other in the lower half region of the negative electrode input terminal 27, and the negative electrode terminals 762 and 764 are in contact with each other in the upper half region of the negative electrode input terminal 27. From the above connection state, 18V in which four cell units 771 to 774 are connected in parallel is output from the three-voltage battery pack 701 to the electric device main body 1.
  • FIG. 23B is a connection circuit diagram between the three-voltage battery pack 701 and the medium-voltage device main body 31.
  • the connections to the cell units 771 to 774 and the positive electrode terminals 745 to 748 and the negative electrode terminals 761 to 744 are the same as those in FIG. 23 (A).
  • the medium voltage device main body 31 for 36V shown in FIG. 8 is connected.
  • the positive electrode terminals 746 and 748 using the large terminal component 721 come into contact with the positive electrode input terminal 52
  • the positive electrode terminals 745 and 747 using the small terminal component 726 come into contact with the terminal portion 59b of the short bar 59.
  • the negative electrode terminals 762 and 764 using the large terminal component 721 come into contact with the negative electrode input terminal 57
  • the negative electrode terminals 761 and 763 using the small terminal component 726 come into contact with the terminal portion 59c of the short bar 59.
  • the cell units 771 and 773 are connected in parallel to form the low potential side (between 0V and 18V)
  • the cell units 772 and 774 are connected in parallel to form the high potential side (between 18V and 36V).
  • a direct current having a rated voltage of 36 V is connected between the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57. Is output.
  • the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 correspond to "medium voltage parallel terminals”
  • the short bar 59 corresponds to "medium voltage series terminals”.
  • FIG. 24A is a connection circuit diagram of the three-voltage battery pack 701 and the high-voltage device main body 601 according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 24B is a terminal portion in the high-voltage device main body 601 of FIG. 21. It is a perspective view which shows the state which the power terminal part of 615 and the connection terminal group 740 are fitted.
  • the terminal portion 615 of the high voltage device main body 601 is provided with three short bars 631, 632, and 633 in addition to the positive electrode input terminal 622 and the negative electrode input terminal 627.
  • the short bars 631, 632, and 633 have the same functions as the short bars 59 shown in the medium voltage device main body 31 for 36V shown in FIG.
  • the first short bar 631 short-circuits the positive electrode terminal 745 and the negative electrode terminal 761
  • the second short bar 632 short-circuits the positive electrode terminal 746 and the negative electrode terminal 762
  • the third short bar 633 short-circuits the positive electrode terminal 747 and the negative electrode terminal 763. Is short-circuited.
  • a circuit is formed in which the first cell unit 771 to the fourth cell unit 774 are all connected in series, and a direct current of 72 V is generated between the positive electrode input terminal 622 and the negative electrode input terminal 627. It is output.
  • FIG. 24B is a partially enlarged view of FIG. 24A, and the positive electrode input terminal 622 is composed of a terminal portion 622a, a cast portion 622b, and a connection portion 622c.
  • the cast portion 622b is formed between the terminal portion 622a and the connection portion 622c, and is a portion cast into the resin of the terminal 615.
  • the negative electrode input terminal 627c is also composed of a terminal portion 627a, a cast portion 627b (see FIG. 28 described later for reference numerals), and a connection portion 627c. Similar to the 36V short bar 59 shown in FIG.
  • the first short bar 631 has a U-shape when viewed from above, and is a portion in contact with the positive electrode terminal 745 and the negative electrode terminal 761 (described later).
  • the terminal portions 631b and 631c) shown in FIG. 26 extend horizontally and from the front to the rear.
  • the second short bar 632 also has a U-shape when viewed from above, and is in contact with the positive electrode terminal 746 and the negative electrode terminal 762 (terminals shown in FIG. 26 below).
  • the portions 632b and 632c) are formed so as to extend horizontally and from the front to the rear.
  • the horizontal portion 631a of the first short bar 631 and the horizontal portion 632a of the second short bar 632 are both arranged so as to extend in the left-right direction so as to be separated from each other by a predetermined distance in the vertical direction and the front-back direction. Be placed.
  • the third short bar 633 has a U-shape when viewed from the front, similar to the 72V short bar 489 shown in FIG. ,
  • the positive electrode terminal 747 and the negative electrode terminal 763 come into contact with each other.
  • the horizontal portion 633a of the third short bar 633 is arranged so as to extend in the left-right direction.
  • the positive electrode input terminal 622 has a connection portion 622c having a through hole near the upper end, and a terminal portion 622a that fits with the arm portions 748a and 748b of the positive electrode terminal 748 (see FIG. 26 below for reference numerals) near the lower end.
  • connection portion 622c and the terminal portion 622a becomes a cast portion 622b cast into the resin portion at the terminal portion 615 (see FIG. 28 described later).
  • the negative electrode input terminal 627 also has the same shape as the positive electrode input terminal 622, and a connection portion 627c having a through hole near the upper end is formed.
  • the three-voltage battery pack 701 can be used not only for the new high-voltage device main body 601 compatible with 72V, but also for the electric device main body 1 for 18V and the electric device main body 31 for 36V. There is a merit that it becomes possible to correspond to all electric equipment main bodies (1, 31, 601) just by purchasing. Further, since the three-voltage battery pack 701 can also be charged using a charger for 18V, it is not necessary to prepare a dedicated charger for 72V, and the usability is very good.
  • FIG. 25A is a side view showing a state before the terminal portion 615 of the high voltage device main body 601 of FIG. 21 and the power terminal portion (745 to 745) of the trivoltage battery pack 701 are fitted.
  • the portion provided on the terminal portion 615 (see FIG. 28 described later) on the high voltage device main body 601 side is shaded so as to be easily distinguished from the portion provided on the trivoltage battery pack 701 side. ..
  • the terminal portion 615 is brought closer to the direction of the arrow 635, the terminal portion 622a of the positive electrode input terminal 622 is fitted to the positive electrode terminal 748, and the terminal portion 633b of the third short bar 633 is fitted. Fits into the positive electrode terminal 747, the terminal portion 632b of the second short bar 632 fits into the positive electrode terminal 746, and the terminal portion 631b of the first short bar 631 fits into the positive electrode terminal 745.
  • FIG. 25B is a side view showing a state after the terminal portion 615 and the power terminal portion (745 to 745) of the three-voltage battery pack 701 are fitted from the state of (A).
  • the width in the front-rear direction of the positive electrode terminals 745 to 748 and the distance between them are shown numerically (unit: mm) on the upper side.
  • the small terminal component 726 shown in FIG. 22 (C) is used as the positive electrode terminals 745 and 747
  • the large terminal component shown in FIG. 22 (B) is used as the positive electrode terminals 746 and 748. 721 is provided.
  • the lengths of the positive electrode terminals 745 to 748 in the front-rear direction are 1.2 mm, and they are arranged so as to be non-contact with each other at regular intervals (1.3 mm intervals). That is, the distance between the positive electrode terminals 745 to 748 was made larger than the length (thickness of the arm) in the anteroposterior direction in the arms of the positive electrode terminals 745 to 748.
  • the length of the terminal portion 622a of the positive electrode input terminal 622 in the front-rear direction is 0.9 mm, which is slightly smaller than the length of the positive electrode terminal 748 in the front-rear direction of 1.2 mm.
  • the front-rear thickness of the third short bar 633 is set to 1.2 mm, which is the same as the front-rear thickness of the arm portion of the positive electrode terminal 747.
  • the terminal portion 615 moves linearly in the direction of the arrow 635. Due to this movement, when the three-voltage battery pack 701 is attached, the positive electrode input terminal 622 moves on the upper side of the positive electrode terminal 745 in the direction of arrow 635 in a non-contact manner, and is temporarily fitted with the arm of the positive electrode terminal 746.
  • the third short bar 633 temporarily engages with the arms 745a and 745b of the positive electrode terminal 745 and then moves further, and then moves further with the arms 746a and 746b of the positive electrode terminal 746. After being temporarily fitted, it moves further and fits with the arms 747a and 747b of the positive electrode terminal 747 (see FIG. 26B for reference numerals) at the final position of the required movement amount in the mounting direction 635. ..
  • the second short bar 632 moves without touching the upper side of the positive electrode terminal 745 in the direction of arrow 635 when moving as shown by the arrow 635, and the arm portions 746a and 746b of the positive electrode terminal 746 at the mounting position (reference numerals are shown in the figure).
  • the first short bar 631 is simply fitted to the arm portions 745a and 745b of the positive electrode terminal 745 (see FIG. 26B for reference numerals) at the mounting position when moving as shown by the arrow 635, and the positive electrode terminals 746 to 748 are used. Has nothing to do with.
  • the four positive electrode terminals 745 to 758 have been described with reference to FIG. 25, the shapes of the negative electrode terminals 761 to 764 and the fitted state of the short bars 631 to 633 are the same as those of the four positive electrode terminals 745 to 758. It becomes.
  • the positive electrode input terminal 622 on the electric device main body 1 side interferes with the positive electrode terminal 746 in addition to the positive electrode terminal 748 to be fitted.
  • the third short bar 633 interferes with the positive electrode terminals 745 and 746 in addition to the positive electrode terminals 747 to be fitted.
  • the second short bar 633 is fitted only to the positive electrode terminal 746 to be fitted and does not interfere with the other positive electrode terminals 745, 747, 748.
  • the first short bar 631 is fitted only to the positive electrode terminal 745 to be fitted, and does not interfere with the other positive electrode terminals 746 to 748.
  • FIG. 26 (A) is a front view of FIG. 24 (B). From the figure of (A), the sizes of the positive electrode terminal 745 and the negative electrode terminal 761 using the small terminal component 726 and the positive electrode terminal 746 and the negative electrode terminal 762 using the large terminal component 721 can be understood.
  • the inner width of the positive electrode terminal group (745 to 748) and the negative electrode terminal group (761 to 764) in the left-right direction is 30 mm, and this interval is the conventional battery pack 101 for 18V (see FIG. 3) and the battery for 36V.
  • the distance between the positive electrode input terminal and the negative electrode input terminal of the pack 201 (see FIG. 3) is the same.
  • the first short bar 631 has a horizontal portion 631a extending in the left-right direction, a terminal portion 631b that fits the positive electrode terminal 745 and a terminal that fits the negative electrode terminal 761 from both ends of the horizontal portion 631a toward the rear.
  • Part 631c is formed.
  • the position of the terminal portion 631b in the height direction is arranged so as to include the closest portion (fitting portion shown in FIG. 22C) of the arm portions 745a and 745b of the positive electrode terminal 745.
  • the position of the terminal portion 631c in the height direction is arranged so as to include the closest portion (fitting portion shown in FIG. 22C) of the arm portions 761a and 761b of the negative electrode terminal 761.
  • the second short bar 632 is fitted with a horizontal portion 632a extending in the left-right direction, a terminal portion 632b extending rearward from both ends of the horizontal portion 632a and fitting with the positive electrode terminal 746, and a negative electrode terminal 762.
  • a matching terminal portion 632c is formed.
  • the position of the terminal portion 632b in the height direction is arranged so as to include the closest portion (fitting portion shown in FIG. 22B) of the arm portions 746a and 746b of the positive electrode terminal 746.
  • the position of the terminal portion 632c in the height direction is arranged so as to include the closest portion (fitting portion shown in FIG. 22B) of the arm portions 762a and 762b of the negative electrode terminal 762.
  • the vertical distance between the first short bar 631 and the second short bar 632 is 3.7 mm.
  • the vertical position of the second short bar 632 is above the positive electrode terminals 745 and 747 (see FIG. 25) and the negative electrode terminals 761 and 763, so that the positive electrode terminals 745 and 747 and the negative electrode terminals are located above. There is no risk of interfering with 761 and 763.
  • the first short bar 631 has a height that interferes with the positive electrode terminals 746 to 748 and the negative electrode terminals 762 to 764 in terms of height, but as shown in FIG. Since the short bar 632 of 2 is separated from the positive electrode terminal 746 and the negative electrode terminal 762 in the front-rear direction, there is no possibility of interference.
  • the third short bar 633 includes a horizontal portion 633a extending in the left-right direction, a terminal portion 633b extending downward from both ends of the horizontal portion 633a and fitting with the positive electrode terminal 747 (see FIG. 25). A terminal portion 633c that fits with the negative electrode terminal 763 (see FIG. 25) is formed.
  • the horizontal portion 633a of the third short bar 633 is located above the positive electrode terminals 746 and 748 and the negative electrode terminals 762 and 764 using the large terminal component 721. As a result, it becomes easy to cast the horizontal portion 633a of the third short bar 633 into the resin portion of the terminal portion 615.
  • the vertical distance between the second short bar 632 and the third short bar 633 is 3.4 mm.
  • the lower end position of the terminal portion 633b extends slightly below the closest portion (fitting portion) of the arm portions 747a and 747b of the positive electrode terminal 747.
  • the lower end position of the terminal portion 633c extends slightly below the closest portion (fitting portion) of the arm portions 763a and 763b of the negative electrode terminal 763.
  • FIG. 26 (B) is a top view of FIG. 24 (B).
  • the positive electrode terminals 745 to 748 are arranged at equal intervals in the front-rear direction, and the respective arm portions (for example, 748a and 748b) are arranged so as to be separated in the left-right direction.
  • the contact surface between each arm of the positive electrode terminals 745 to 748 and the terminal group has a positional relationship orthogonal to the mounting direction.
  • the negative electrode terminals 761 to 764 are arranged at equal intervals in the front-rear direction, and the respective arm portions (for example, 764a and 764b) are arranged so as to be separated in the left-right direction.
  • the contact surface between each arm of the negative electrode terminals 761 to 764 and the terminal group is arranged so as to be orthogonal to the mounting direction.
  • the distance between the first short bar 631 and the second short bar 632 in the front-rear direction is 1.5 mm.
  • the distance between the second short bar 632 and the third short bar 633 in the front-rear direction is 3.4 mm.
  • the second short bar 632 does not interfere with the first short bar 631.
  • the horizontal portion 632a of the above can be cast into the resin portion of the terminal portion 615.
  • FIG. 27 is a perspective view of the terminal portion 615 of the high voltage device main body 601 of FIG. 21 as viewed from the rear side
  • FIG. 27B is a perspective view of a group of connection terminals cast into the resin portion of the resin portion of FIG. Is.
  • the terminal portion 615 is fixed by casting a plurality of connection terminal pieces into synthetic resin, and has a substantially rectangular parallelepiped and solid base portion 615a and an upper portion of the base portion 615a extending forward. It is formed including the upper wall portion 615b formed in the shape of a wall.
  • a positive electrode input terminal 622 and a negative electrode input terminal 627 are cast inside the upper wall portion 615b, and the respective connection portions 622c and 627c are exposed above the upper wall portion 615b.
  • the T terminal 624, the V terminal 625, the LS terminal 626, and the LD terminal 628 are cast into the upper wall portion 615b and the base portion 615a, and the connection portions 624c, 625c, and 626c are cast above the upper wall portion 615b. 628c is exposed.
  • the horizontal portion 633a of the third short bar 633 is cast into the upper wall portion 615b having a predetermined thickness. From the lower surface of the upper wall portion 615b, the terminal portion 622a of the positive electrode input terminal 622, the terminal portion 627a of the negative electrode input terminal 627 (see FIG. 28 described later), and the terminal portions 633b and 633c of the third short bar 633 (described later). (See FIG. 28) is exposed so as to extend downward. On the front side of the base portion 615a, the terminal portions 631b and 631c of the first short bar 633 (see FIG. 28 described later) are exposed so as to extend in the horizontal direction, and the terminal portions of the second short bar 632 are exposed. 632b and 632c (see FIG. 28, which will be described later) are exposed so as to extend in the horizontal direction.
  • FIG. 27 (B) is a perspective view of a group of connection terminals cast into the resin portion of (A).
  • Each of the four terminals for signals (T terminal 624, V terminal 625, LS terminal 626, LD terminal 628) has cast portions 624b to 626b so that the connection portions 624c to 626c and 628c are exposed from the upper wall portion 615b.
  • 628b is cast into the upper wall portion 615c, and the rear half of the terminal portion is cast into the base portion 615a.
  • notches (624d, 628d, etc.) curved so as not to interfere with the horizontal portion 632a of the second short bar 632 are formed. Will be done.
  • the vertical size of the exposed portion of the T terminal 624, the V terminal 625, the LS terminal 626, and the LD terminal 628 is about half. ..
  • the T terminal 364, V terminal 365, LS terminal 366, and LD terminal 368 on the medium / high voltage battery pack 501 side are fitted with the corresponding terminals on the battery pack (101, 201, 701) side. Since the position is near the lower side, even a terminal shape as shown in FIG. 27 (B) can be fitted well. Since each cast portion of the T terminal 624, the V terminal 625, the LS terminal 626, and the LD terminal 628 and the horizontal portion 632a of the second short bar 632 are cast with synthetic resin, each terminal and the second short The bars 632 do not touch each other.
  • the positive electrode input terminal 622 and the negative electrode input terminal 627 extend downward from the upper wall portion 615b. It is a thin rod-shaped connection terminal with an elongated prismatic shape.
  • the terminal portions 633b and 633c of the third short bar 633 are arranged behind the positive electrode input terminal 622 and the negative electrode input terminal 627, and these terminal portions 633b and 633c are parallel to the positive electrode input terminal 622 and the negative electrode input terminal 627. It is arranged and extends downward from the upper wall portion 615b.
  • the terminal portions 632b and 632c of the second short bar 632 are exposed on the rear upper side of the terminal portions 633b and 633c of the third short bar 633, and the terminal portions 631b and 631c of the first short bar 631 are exposed on the rear lower side. Is exposed.
  • the periphery of the terminal portion 632b and the vicinity of the root of the terminal portion 631b is covered with a resin cover 616b integrally formed with the base portion 615a, and the periphery of the terminal portion 632c and the terminal portion 631c near the root is covered with the base portion 615a. It is covered and insulated by the integrally formed resin cover 616e.
  • the horizontal portion 631a of the first short bar 631 is entirely covered by the resin cover 616c extending in the left-right direction
  • the horizontal portion 632a of the second short bar 632 is entirely covered by the resin cover 616d extending in the left-right direction. Is covered.
  • the rear ends (casting portions) of the terminal portions of the T terminal 624, the V terminal 625, the LS terminal 626, and the LD terminal 628, which are terminals for signal transmission, are set to the base portion 615a, respectively. It is fixed by casting.
  • the upper portion of the T terminal 624, the V terminal 625, the LS terminal 626, and the LD terminal 628 does not reach the resin portion of the upper wall portion 615b. That is, the width in the vertical direction is small.
  • a convex portion 618 is formed in the center of the front side of the upper wall portion 615b.
  • the convex portion 618 is a first obstruction portion for preventing erroneous mounting, which is configured to prevent the low voltage battery pack 101, which does not correspond to the high voltage device main body 601, from being mounted on the terminal portion 615.
  • a second obstruction portion (not visible in FIG. 28) (not visible in FIG. 28) so that the low / medium voltage battery pack 201 (see FIG. 4) cannot be erroneously attached to the high voltage equipment main body 601. It is formed.
  • FIG. 28B is a diagram showing the shapes of the power connection terminals (622, 627) to be cast and the first to third short bars 631 to 633, omitting the illustration of the resin portion of the terminal portion 615. Is.
  • the first to third short bars 631 to 633 correspond to the high voltage series terminals in the present invention.
  • the positive electrode input terminal 622 has a casting portion 627b on the upper wall portion 615b between the terminal portion 622a and the upper connection portion 622c.
  • the space between the terminal portion 627a and the upper connecting portion 627c is a casting portion 622b to the upper wall portion 615b.
  • the horizontal portion 633a of the third short bar 633 is completely cast in the upper wall portion 615b, and the terminal portions 633b and 633c extending in the vertical direction of the third short bar 633 have a part on the upper side of the upper wall portion 615b. It is cast inside.
  • the horizontal portions 631a and 632a of the first and second short bars 621 and 632 are cast into the base portion 615a.
  • the positive electrode input terminal 622, the negative electrode input terminal 627, and the first to third short bars 631 to 633 are all firmly fixed by being cast into the terminal portion 615.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing the shapes of the terminal portions 15, 45, and 615, and is a diagram for explaining the size relationship between them.
  • the external dimensions of the terminal arrangement area of the terminal portion 15 are length L and height H, and are compatible with the terminal portions 15 and 45 (however, the presence or absence of a convex portion for preventing erroneous mounting is different, but here. Not mentioned).
  • the shapes of the terminal portions 15 and 45 are the same as those of the first and second embodiments described with reference to FIGS. 14 and 20.
  • the positive electrode input terminal 622 and the three short bars 631 to 633 are arranged.
  • the positive electrode input terminal 622 fits with the positive electrode terminal 748 within the range of the upper half and the front half.
  • the terminal portion 633b of the third short bar 633 comes into contact with the positive electrode terminal 747 within the range of the lower half and the front half.
  • the terminal portion 632b of the second short bar 632 comes into contact with the positive electrode terminal 746 within the range of the upper half and the rear half.
  • the terminal portion 631b of the first short bar 631 comes into contact with the positive electrode terminal 745 within the range of the lower half and the rear half.
  • the terminal arrangement areas having a height H and a length L of the terminal portion 615 are divided into four upper and lower front and rear parts so as to be fitted to the connection terminals on the three-voltage battery pack 701 side in each of the four ranges.
  • the positive electrode input terminal 622 and the first to third short bars 631 to 633 were arranged.
  • the electrode portion of the terminal portion 45 for 36V (medium voltage equipment main body 31), which is the base, is divided into four parts and used, so that the positive electrode input terminal 622, the negative electrode input terminal 627, and the first to third terminals are used.
  • the short bars 631 to 633 and the signal terminal groups 624 to 626 and 628 could be efficiently arranged.
  • the battery pack 701 can be switched to an appropriate output voltage simply by attaching the battery pack 701 to any one of the low voltage device main body 1, the medium voltage device main body 31, and the high voltage device main body 601. I was able to realize the system. In particular, it was possible to realize a three-voltage battery pack 701 capable of supporting three voltages without increasing the area of the portion where the connection terminal is mounted and without increasing the area of the circuit board 730. That is, the installation space on the circuit board 730 of the positive electrode terminals 741 to 748 and the negative electrode terminals 761 to 764 of the three-voltage battery pack 701 is used as the positive electrode terminal of the conventional battery pack (voltage fixed type 101, two-voltage battery pack 201, 301).
  • the signal terminal should be arranged in the space in the left-right direction between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal in the circuit board 730 as in the conventional battery pack. Can be done. Therefore, even if the number of terminals of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal increases, it is possible to suppress an increase in the installation space of those terminals, so that it is possible to suppress an increase in the size of the circuit board 730.
  • the terminal portions (positive electrode terminal, negative electrode terminal, short bar) of the three-voltage battery pack 701 are configured to extend in the vertical direction (upward from the circuit board 730). Therefore, the dimensions of the terminal portion in the front-rear direction can be suppressed, and many terminals can be arranged in the terminal arrangement area extending in the front-rear direction as in the conventional battery pack. As a result, it is possible to suppress the increase in size of the circuit board 730. Further, the terminal portion of the trivoltage battery pack 701 is configured to extend in the vertical direction, and the positive electrode terminals 745 to 748 and the negative electrode terminals 761 to two types (large terminal component 721 and small terminal component 726) having different dimensions in the vertical direction. 764 is used.
  • the positive electrode input terminal 22 and the negative electrode input terminal 27 of the low voltage device main body 1 have a large vertical width, so that the positive electrode input terminal 22 and the negative electrode input terminal 27 are connected. It is securely fitted to all the positive electrode terminals 745 to 748 and the negative electrode terminals 761 to 764, respectively.
  • the positive electrode input terminal 52 and the negative electrode input terminal 57 are fitted to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal made of the large terminal component 721, respectively, and the positive electrode terminal made of the small terminal component 726.
  • the width in the vertical direction is set so that it does not fit (do not reach) the negative electrode terminal.
  • the terminal portions 59b and 59c of the short bar 59 are configured to extend in the front-rear direction, and are provided at positions corresponding to the fitting portions of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal made of the small terminal component 726. Therefore, it is fitted to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal made of the small terminal component 726, but not to the large terminal component 721.
  • the large terminal component 721 is formed so that the width dimension of the lower side of the pair of arms is larger than the thickness of the short bar 59 so as not to come into contact with the short bar 59, as in the second embodiment (for example, FIG. 15). Because it is. As a result, the terminals 52, 57 and the short bar 59 of the medium voltage electric device 31 are securely fitted only to the corresponding terminals.
  • the positive electrode input terminal 622, the negative electrode input terminal 627, and the first to third short bars 631 to 633 are the corresponding positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the three-voltage battery pack 701, respectively. Since it is arranged so that it can be securely fitted, it will not be fitted to other terminals. This can be realized by configuring the terminals of the three-voltage battery pack 701 with the large terminal component 721 and the small terminal component 726. Further, the number of terminals (positive electrode input terminal, positive electrode input terminal, short bar) of the high voltage device main body 601 will be increased compared to the existing electric device main body (for example, the medium voltage device main body 31), but the shape of the terminal portion is changed.
  • the terminal part 615 follows the shape of the terminal part (for example, the terminal part 45 of the medium voltage equipment main body 31) used in the existing electric equipment main body, so that the volume and weight of the terminal part 615 can be increased. The increase in cost can be suppressed.
  • the terminal portion of the trivoltage battery pack 701 is a positive electrode and negative electrode input terminal of the low voltage device main body 1, a positive electrode input terminal, a negative electrode input terminal and a short bar of the medium voltage device main body 31. Since the terminal structure corresponding to the positive electrode input terminal, the negative electrode input terminal, and the three short bars of the high voltage device main body 601 can be provided, it is possible to provide an electric device system corresponding to a wide range of voltages. In addition, compatibility with existing voltage-fixed battery packs and dual-voltage battery packs can be maintained, and it is possible to provide an electrical equipment system with improved compatibility and versatility. Further, it is possible to provide an electric device system using a three-voltage battery pack.
  • FIG. 30 is a perspective view showing the arrangement of battery cells in the three-voltage battery pack 701 of FIG. 21.
  • the first cell unit 771 five battery cells 771a to 771e are arranged as shown in the figure, and the positive electrode and the negative electrode of the adjacent battery cells are electrically connected in series by a metal connection tab.
  • the battery cell is actually fixed by a holding member made of synthetic resin called a separator, the illustration of the separator is omitted here.
  • + (plus) is displayed on the positive electrode side of the battery cell
  • -(minus) is displayed on the negative electrode side.
  • the positive electrode output is taken out from the battery cell 771a as shown by an arrow and wired to the positive electrode terminal 745 (the description of the specific wiring path is omitted).
  • the second to fourth cell units 772 to 774 are also wired in the same manner, and the respective positive electrode outputs are wired from the battery cell 772a to the positive electrode terminal 746 as shown by the arrow, and from the battery cell 773a to the positive electrode terminal 747 as shown by the arrow. It is wired and wired from the battery cell 774a to the positive electrode terminal 748 as shown by the arrow.
  • the negative electrode side of the first to fourth cell units 771 to 774 is wired from the left side surface of the three-voltage battery pack 701, and is wired from the left side of the battery cell 771e to the negative electrode terminal 761 as shown by an arrow, and is wired to the negative electrode terminal 761 from the left side of the battery cell 771e. Is wired to the negative electrode terminal 762, from the left side of the battery cell 773e to the negative electrode terminal 763, and from the left side of the battery cell 774e to the negative electrode terminal 764.
  • the present invention has been described above based on the examples, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the combination of low voltage, medium voltage, and high voltage is realized at the ratings of 18V, 36V, and 72V, but not only these combinations but also nV, 2nV, and 4nV (however, n> 0). )
  • the present invention can be easily applied to a group of battery packs having other voltages.
  • the type, shape, and voltage of the battery cells housed in each battery pack are arbitrary, and an electric device system may be realized by using a battery cell other than the cylindrical lithium ion battery.
  • LD terminal 89 ... Short bar, 89a ... Connection part, 89b, 89c ... Short circuit terminal part, 101 ... Low voltage battery pack, 102 ... Lower case, 105 ... slit, 110 ... upper case, 111 ... lower surface, 114 ... stepped portion, 115 ... upper stage surface, 120 ... slot group arrangement area, 121 to 128 ... slot, 131 ... stopper portion, 132 ... raised portion, 133 ... Rear slope, 134 ... Slit, 138a, 138b ... Rail part, 141a, 141b ... Latch button, 142a, 142b ... Locking part, 145 ... First cell unit, 146 ... Second cell unit, 201 ...
  • Low / medium Voltage battery pack 201 ... Battery pack, 202 ... Lower case, 210 ... Upper case, 211 ... Lower surface, 215 ... Upper surface, 216 ... Recessed 217a, 217b ... Convex part, 238a ... Rail part, 241a ... Latch, 245 ... 1st cell unit, 245a, 245e ... Battery cell, 246 ... 2nd cell unit, 246a, 246e ... Battery cell, 250 ... Circuit board, 260 ... Connection terminal group, 261,262 ... Upper positive electrode terminal, 262a, 262b ... Arm, 262c ... Leg, 264 ... T terminal, 265 ... V terminal, 266 ...
  • Negative electrode terminal 761a, 761b, 762a, 762b ... Arm, 763a, 763b, 764a, 764b ... Arm, 771 to 774 ... Cell unit, 771a to 771e, 772a to 772e ... Battery cells, 773a to 773e, 774a to 774e ... Battery cells

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Abstract

高電圧機器の普及を促進する電気機器システムを提供する低電圧(18V)又は中電圧(36V)を出力可能な低/中電圧電池パック201と、中電圧又は高電圧(72V)を出力可能な中/高電圧電池パック301と、低/中電圧電池パックに接続され低電圧の供給を受けるよう構成された低電圧機器本体1と、低/中電圧電池パック及び中/高電圧電池パックに接続され中電圧の供給を受けるよう構成された中電圧機器本体31と、中/高電圧電池パックに接続され高電圧の供給を受けるよう構成された高電圧機器本体61を有する電気機器システムを実現した。各電池パックのレール機構の互換性を維持し、低/中電圧電池パック201と中/高電圧電池パック301を電圧切り替え式とし、中電圧機器本体31は低/中電圧電池パック201と中/高電圧電池パック301のいずれも装着可能である。

Description

電気機器システム及び電池パック
本発明は複数の電池パックを複数の電気機器のいずれかに装着して稼働させる電気機器システムに関する。
電動工具等の電気機器が、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、電気機器のコードレス化が進んでいる。また、出力電圧を切り替え可能として、異なる電圧の電気機器間で共用できるようにした電圧切り替え型電池パックと、そのような電圧切り替え電池パックを使用できるよう構成された電気機器本体とを含む電気機器システムも実用化されている。
国際公開第2018/079723号
特許文献1に記載の電圧切り替え型電池パックは、対応する電気機器本体に装着するだけで出力電圧を自動的に切り替えることができて非常に便利である。このような電圧切り替え型電池パックとして、より高い電圧を出力できる電圧切り替え型電池パック、あるいはより低い電圧を出力できる電圧切り替え電池パックを新たに電気機器システムに追加できれば、ユーザは幅広く用意された異なる電圧の電圧切り替え型電池パックを用途に応じて使いわけることができ、より便利になると考えられる。なお、電池パック装着部を複数設け、複数の電池パックを装着可能とすることで高電圧の電気機器とすることも可能であるが、複数の電池パックをまとめて取り扱う必要があるため煩雑である。また、電池パック装着部が複数あるため、電池パック装着部が大型化し取り回し難いものとなってしまう。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、幅広い電圧に対応した電気機器システムを提供することを目的とする。本発明の他の目的は、既存の電圧切り替え型電池パックとの互換性を維持したまま、既存の電圧切り替え型電池パックの電圧とは異なる電圧にも対応可能な電池パックを含む電気機器システムを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、低電圧、中電圧、高電圧の3つを出力可能とした三電圧電池パックを用いた電気機器システムを提供することにある。
本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。本発明の一つの特徴によれば、低電圧又は中電圧を出力可能な低/中電圧電池パックと、中電圧又は高電圧を出力可能な中/高電圧電池パックと、低/中電圧電池パックに接続され低電圧の供給を受けるよう構成された低電圧機器本体と、低/中電圧電池パック及び中/高電圧電池パックに接続され中電圧の供給を受けるよう構成された中電圧機器本体と、中/高電圧電池パックに接続され高電圧の供給を受けるよう構成された高電圧機器本体と、を有する電気機器システムが実現される。電気機器システムの低/中電圧電池パック及び中/高電圧電池パックはそれぞれ、複数のセルユニットを有し、中電圧機器本体は低/中電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットを直列接続する中電圧直列端子と、中/高電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットを並列接続する中電圧並列端子と、を有する。中電圧機器本体が中/高電圧電池パックに接続された場合には、中電圧直列端子はいずれの端子にも接続されない。また、高電圧機器本体は、中/高電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットを直列接続する高電圧直列端子を有する。
本発明のさらに他の特徴によれば、電気機器システムにおいて、中/高圧電池パックは、複数のセルユニットの一つの正極及び負極に接続される一対の第1の出力端子と、複数のセルユニットの別の一つの正極及び負極に接続される一対の第2の出力端子と、を有し、高電圧機器本体は、一対の第1の出力端子の正極及び負極の一方に接続される第1の入力端子と、一対の第2の出力端子の正極及び負極の他方に接続される第2の入力端子と、を有し、高電圧直列端子は、一対の第1の出力端子の正極及び負極の他方及び一対の第2の出力端子の正極及び負極の一方に接続される。
本発明のさらに他の特徴によれば、中/高電圧電池パックは、複数のセルユニットの上方に配置される基板と、基板から上方に延び複数のセルユニットの一つの正極及び負極に接続される一対の第1の出力端子と、基板から上方に延び複数のセルユニットの別の一つの正極及び負極に接続される一対の第2の出力端子と、を有し、一対の第1の出力端子及び一対の第2の出力端子はそれぞれ、中電圧機器本体の入力端子と接続される接続部と、接続部と基板との間であって中電圧直列端子を回避する回避部と、を有する。
本発明のさらに他の特徴によれば、複数のセルユニットと、複数のセルユニットのそれぞれに接続された出力端子と、を有する電池パックであって、低/中/電圧を出力可能な三電圧電池パック及び低/中電圧を出力可能な低/中電圧電池パックの一方の電池パックと、三電圧電池パックが接続可能で、接続された三電圧電池パックから高電圧の供給を受けるように構成された高電圧機器本体と、三電圧電池パック又は低/中電圧電池パックが接続可能で接続された三電圧電池パック又は低/中電圧電池パック電池パックから中電圧の供給を受けるように構成された中電圧機器本体と、三電圧電池パック又は低/中電圧電池パックが接続可能で接続された三電圧電池パック又は低/中電圧電池パックから低電圧の供給を受けるように構成された低電圧機器本体と、を備えた電気機器システムが構成される。中電圧機器本体は、三電圧電池パックに接続された場合に出力端子の一部に接続されて複数のセルユニットを直列接続し、低/中電圧電池パックに接続された場合に出力端子の一部に接続されて複数のセルユニットの全てを直列接続するよう構成された中電圧直列端子を有する。また、中電圧機器本体は、三電圧電池パックに接続された場合に出力端子の一部とは別の出力端子に接続されて複数のセルユニットを並列接続し、低/中電圧電池パックに接続された場合に出力端子の一部とは別の出力端子に接続されるよう構成された中電圧並列端子を有する。
本発明のさらに他の特徴によれば、複数のセルユニットと、複数のセルユニットのそれぞれに接続された出力端子と、を有し、中電圧及び高電圧を出力可能な中/高電圧電池パックを備え、中電圧機器本体が中/高電圧電池パックに接続された場合に、中電圧直列端子は出力端子に接続されないよう構成され、中電圧並列端子は出力端子に接続されて複数のセルユニットを並列接続するよう構成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、低電圧、中電圧及び高電圧を出力可能な三電圧電池パックと、低電圧、中電圧、高電圧のいずれか2つを出力可能な二電圧電池パック、又は、低電圧、中電圧、高電圧のいずれか1つを出力可能な一電圧電池パックと、三電圧電池パック及び高電圧を出力可能な二電圧電池パック又は高電圧を出力可能な一電圧電池パックに接続され、高電圧の供給を受けるように構成された高電圧機器本体と、三電圧電池パック及び中電圧を出力可能な二電圧電池パック又は中電圧を出力可能な一電圧電池パックに接続され、中電圧の供給を受けるように構成された中電圧機器本体と、三電圧電池パック及び低電圧を出力可能な二電圧電池パック又は低電圧を出力可能な一電圧電池パックに接続され、低電圧の供給を受けるように構成された低電圧機器本体と、を備えた電気機器システムが提供される。
本発明のさらに他の特徴によれば、三電圧電池パック及び二電圧電池パックはそれぞれ複数のセルユニットを有し、中電圧機器本体は、三電圧電池パックに接続された場合又は中電圧と高電圧を出力可能な二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットの一部を直列接続すると共に、低電圧と中電圧を出力可能な二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットを直列接続する中電圧直列端子と、三電圧電池パックに接続された場合又は中電圧と高電圧を出力可能な二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットの一部を並列接続すると共に、低電圧と中電圧を出力可能な二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットを並列接続する中電圧並列端子と、を有する。また、高電圧機器本体は、三電圧電池パックに接続された場合又は中電圧と高電圧を出力可能な二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの複数のセルユニットを直列接続する高電圧直列端子を有する。
本発明のさらに他の特徴によれば、第1の複数のセルユニットを有し、複数のセルユニットの接続状態に応じて出力電圧を中電圧と高電圧に切替可能であり、高電圧機器本体と中電圧機器本体とに接続可能な中/高電圧電池パックであって、高電圧機器本体及び中電圧機器本体の電源端子が挿入可能な第1スロットと、高電圧機器本体と接続した場合に高電圧機器本体のいずれの端子も挿入されない第2スロットと、を有し、第2スロットは、中電圧機器本体と接続した場合に、中電圧機器本体に設けられたショートバーであって、第2の複数のセルユニットを有して出力電圧を低電圧と中電圧に切替可能な低/中電圧電池パックに中電圧機器本体を接続した際に第2の複数のセルユニットを直列接続するショートバーが挿入されるように構成した。
本発明によれば、幅広い電圧に対応した電気機器システムを提供することができる。より具体的には、既存の電圧切り替え型電池パックとの互換性を維持したまま、既存の電圧切り替え型電池パックの電圧とは異なる電圧にも対応可能な電圧切り替え型電池パックを含む電気機器システムを提供することができる。また、低電圧、中電圧、高電圧の3つを出力可能とした三電圧電池パックを用いた電気機器システムを提供することができる。例えば、従来から用いられている低/中電圧対応の電池パックに対して、互換性を有する中/高電圧対応の電池パックをさらに提供できるので、2つの電池パックで3つの電圧の電気機器本体に対応させることができる。更に、これら二電圧電池パックに対して、互換性を有する低/中/高電圧対応の電池パックを提供できるので、1つの電池パックで3つの電圧の電気気本体に対応させることができる。この際、電池パックの電圧切り替えのための特別な操作は不要であり、対応する電気機器本体に装着するだけで適正な出力電圧に切り替えられるので、電池パックの取り扱いが容易である。また、高電圧機器本体の筐体サイズが抑えられるから取り回しやすい電気機器を提供できる。また、電圧切り替え型電池パックの大型化を抑えた電気機器システムを提供できる。
本発明の実施例に係る電気機器システムの全体図である。 本発明の実施例に係るインパクト工具1Aと、それに装着される電池パック101の斜視図である。 図2の低電圧電池パック101の別の角度から見た斜視図である。 図1の低/中電圧電池パック201の外観を示す斜視図である。 図1の中/高電圧電池パック301の外観を示す斜視図である。 (A)は低/中電圧電池パック201と低電圧機器本体1との接続回路図であり、(B)は低/中電圧電池パック201と中電圧機器本体31との接続回路図である。 低電圧機器本体1のターミナル部15と、低/中電圧電池パック201の接続端子群260の接続状態を説明するための図であり、(A)はターミナル部15と接続端子群260とが離れた状態、(B)はターミナル部15と接続端子群260とが嵌合した状態である。 中電圧機器本体31のターミナル部45と、低/中電圧電池パック201の接続端子群260の接続状態を説明するための図であり、(A)はターミナル部45と接続端子群260とが離れた状態、(B)はターミナル部45と接続端子群260とが嵌合した状態である。 (A)は中電圧機器本体31と中/高電圧電池パック301との接続回路図であり、(B)は高電圧機器本体61と中/高電圧電池パック301との接続回路図である。 中電圧機器本体31のターミナル部45と、中/高電圧電池パック301の接続端子群360の接続状態を説明するための図であり、(A)はターミナル部45と接続端子群360とが離れた状態、(B)はターミナル部45と接続端子群360とが嵌合した状態である。 高電圧機器本体61のターミナル部75と、中/高電圧電池パック301の接続端子群360の接続状態を説明するための図であり、(A)はターミナル部75と接続端子群360とが離れた状態、(B)は(A)と同じ図でからターミナル部75の樹脂部分を除いた形状を示す図である。 高電圧機器本体61のターミナル部75と、中/高電圧電池パック301の接続端子群360が嵌合した状態を示す図である。 (A)は図12のターミナル部75と接続端子群360の別の方向から見た斜視図であり(嵌合時)、(B)は正極入力端子82とショートバー89の端子部89bの部分拡大図であり、(C)は(A)の正極端子362、372部分を右側から見た図である。 (A)はターミナル部15、45、75の形状を示す側面図であり、(B)はターミナル部15、45、75での電力端子(正極入力端子と負極入力端子)の配置状況をまとめた比較表である。 (A)は、本発明の第2の実施例に係る中電圧機器本体31と中/高電圧電池パック501との接続回路図であり、(B)は高電圧機器本体461と中/高電圧電池パック501との接続回路図である。 中電圧機器本体31のターミナル部45と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560の接続状態を説明するための図(その1)であり、(A)はターミナル部45と接続端子群560とが離れた状態、(B)はターミナル部45と接続端子群560とが嵌合した状態である。 中電圧機器本体31のターミナル部45と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560を示す図(その2)であり、(A)はターミナル部45と接続端子群560とが嵌合した状態を示す斜視図、(B)は(A)の背面図である。 高電圧機器本体461のターミナル部475と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560が嵌合した状態を示す図(その1)であり、(A)はターミナル部475と接続端子群560とが離れた状態、(B)はターミナル部475と接続端子群560とが嵌合した状態である。 高電圧機器本体461のターミナル部475と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560が嵌合した状態を示す図である(その2)。 ターミナル部15、45、475の形状を示す模式図であり、これらの大きさ関係を説明するための図である。 本発明の第3の実施例に係る電気機器システムの全体図である。 図21の三電圧電池パック701の接続端子群を示す図であり、(A)は回路基板730と接続端子群740全体の斜視図であり、(B)は大型端子部品721の斜視図であり、(C)は小型端子部品726の斜視図である。 (A)は三電圧電池パック701と低電圧機器本体1との接続回路図であり、(B)は三電圧電池パック701と中電圧機器本体31との接続回路図である。 (A)は本発明の第3の実施例に係る三電圧電池パック701と高電圧機器本体601との接続回路図であり、(B)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615と接続端子群740の電力端子部分が嵌合した状態を示す斜視図である。 (A)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615が接続端子群740の正極端子群に嵌合する前の状態の右側面図であり、(B)はターミナル部615が接続端子群740の正極端子群に嵌合した後の状態の右側面図である。 (A)は図24(B)の前面図であり、(B)は図24(B)の上面図である。 (A)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615の後方側から見た斜視図であり、(B)は(A)の樹脂部分に鋳込まれる接続端子群の斜視図である。 (A)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615の前方側から見た斜視図であり、(B)は(A)の樹脂部分に鋳込まれる正極入力端子622と、負極入力端子627と、ショートバー631,632、633の斜視図である。 ターミナル部15、45、615の形状を示す模式図であり、これらの大きさ関係を説明するための図である。 図21の三電圧電池パック701における電池セルの配置を示す斜視図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。
図1は、本発明の実施例に係る電気機器システムの全体図である。電気機器システムは、複数の電気機器本体(1、31、61)と、複数の電池パック(101、201、301)により構成される。電気機器本体(1、31、61)は、対応する電池パック(101、201、301のいずれか)を装着して動作する機器であり、AC電源を必要としないコードレス機器である。電気機器本体(1、31、61)は、使用する電池パックの定格電圧に合わせて分類され、ここでは、定格電圧18Vという低電圧の供給を受けるよう構成されたで電気機器群(低電圧電気機器本体であり、以下、「低電圧機器本体1」と称する)、定格電圧36Vという中電圧の供給を受けるよう構成された電気機器群(中電圧電気機器本体であり、以下、「中電圧機器本体31」と称する)、定格電圧72Vという高電圧の供給を受けるよう構成されたで電気機器群(高電圧電気機器本体であり、以下、「高電圧機器本体61」と称する)に分類される。本明細書では、電池パック(101、201、301)を装着した状態を「電気機器」と称し、電池パック(101、201、301)を取り外した状態の本体側を、「電気機器本体」と称する。
図1では低電圧機器本体1として、コードレスロータリハンマドリルのイラストを示しているが、ハンマドリルだけに限られず、インパクトドライバ、インパクトレンチ、ドライバドリル、ディスクグラインダ、ブロワ、クリーナー、カッタ、バンドソー、マルチツール、ジグソー、セーバソー、チェンソー、丸のこ、かんな、ピン釘打機、タッカ、釘打機、テレビ、ラジオ、スピーカ、ファン、冷温庫、ライト、高圧洗浄機、刈払機等の多彩な機器が用いられる。
図1では中電圧機器本体31として、高出力のコードレスロータリハンマドリルのイラストを示しているが、ハンマドリルだけに限られずに、中電圧機器本体31としては、低電圧機器本体1よりも高出力が要求される機器、例えば、インパクトレンチ、振動ドライバドリル、ディスクグラインダ、ブロワ、クリーナー、鉄筋カットベンダ、チップソーカッタ、ジグソー、セーバソー、集じん丸のこ、チェンソー、丸のこ、仕上釘打機、タッカ、コンクリートバイブレータ、植木バリカン、刈払機等の多彩な機器が用いられる。また、図1では高電圧機器本体61としてコードレスロータリハンマドリルのイラストを示しているが、高電圧機器本体61として中電圧機器本体31よりもさらなる高出力が要求される機器であって、中電圧機器本体31と同様の機器が用いられる。また、動作電圧72V(直流)により実現できるような高電圧電気機器の本体、例えば、カッタ、チップソー切断機等も高電圧機器本体61に含まれる。
電池パック(101、201、301)は、対応する電気機器本体(1、31、61)に対して着脱式であって、所定の定格電圧を有する。ここでは、電気機器システムを構成する電池パックの例として、低電圧機器本体1と中電圧機器本体31の双方に装着可能な、低/中電圧電池パック201(第1二電圧電池パック)、中電圧機器本体31と高電圧機器本体61の双方に装着可能な、中/高電圧電池パック301(第2二電圧電池パック)を含んで構成される。低電圧電池パック101は、従来から用いられる単一電圧(ここでは定格18V)用の電源である。電池パック101、201、301は、いずれも複数本の電池セルを合成樹脂製のケース内に収容したものである。電池パック101、201、301の上部には、電気機器本体(1、31、61)に装着するためのレール溝(図2で後述)と、電気的な接続を実現するための接続端子群(図6以降で後述)、電気機器本体(1、31、61)側との装着状態を維持又は解除するためのラッチ機構(図2で後述)が設けられる。
図1では電池パック101、201、301がどの電気機器本体1、31、61に装着可能であるかを示す実線矢印91~95にて、それらの対応関係を示している。低電圧電池パック101は、18V専用(低電圧機器本体1専用)であって単一電圧の電源であるため、点線矢印96の先に×印を示すように36V用の中電圧機器本体31には使用することができない。ここで、「使用することができない」とは、(1)低電圧電池パック101を中電圧機器本体31に、物理的に装着できない場合と、(2)装着は可能であるが電気的な接続状態が確立されない場合と、(3)物理的にも電気的にも接続可能であるが電圧が不足しているので実際に中電圧機器本体31が動作しない場合の3つの状態にて実現することが考えられる。いずれの状態であっても本実施例の電気機器システムは構成可能であるが、ユーザの立場を考えると、低電圧電池パック101を中電圧機器本体31に物理的に装着できないように構成するのが最も好ましい。本実施例では、中電圧機器本体31の電池パック取付部に凸部48(図8にて後述)を形成することにより、低電圧電池パック101が凸部48に干渉することによって、低電圧電池パック101の中電圧機器本体31への装着が阻止されるように構成した。従って、ユーザは、使用不能な低電圧電池パック101を誤って中電圧機器本体31へ装着できないように構成することによって、低電圧電池パック101は中電圧機器本体31には使用できないことを容易に識別できる。尚、図1には点線矢印で示していないが、低電圧電池パック101は高電圧機器本体61にも物理的に装着できないように構成される。中電圧機器本体31と同様に高電圧機器本体61の電池パック取付部に誤装着防止用の凸部78(後述する図11参照)が形成されるからである。
低/中電圧電池パック201は、18V又は36V出力のいずれかを出力できるようにした、いわゆる異電圧(マルチボルト)対応の電源である。低/中電圧電池パック201は、実線矢印92に示すように低電圧機器本体1と、実線矢印93に示すように中電圧機器本体31のいずれにも物理的に装着可能であり、また電気機器本体(1、31)側の機器側接続端子と電気的に接続可能である。尚、低/中電圧電池パック201は、点線矢印97に示すように高電圧機器本体61には使用できない。この場合の使用できないとは、上述の(1)~(3)の3つの状態のいずれにて実現しても良い。
中/高電圧電池パック301は、36V又は72V出力のいずれかを出力できるようにした、いわゆる異電圧(マルチボルト)対応の電源である。中/高電圧電池パック301は、基本的な装着構造、即ち、電気機器本体(31、61)に装着するためのレール溝やラッチ機構は、低/中電圧電池パック201と互換性を有する形状である。中/高電圧電池パック301は、低/中電圧電池パック201の倍の電圧(定格電圧72V)であるため、中/高電圧電池パック301の2倍の数の電池セルを必要とする。従って、同じサイズ(例えば18650サイズ)の電池セルを用いる場合は、図1に示すように中/高電圧電池パック301の大きさが2倍近くの大きさになる。ただし、レール溝やラッチ機構、接続端子を収容するスリット群の数や形状はほぼ同じである。実線矢印94に示すように中電圧機器本体31と、実線矢印95に示すように高電圧機器本体61のいずれにも物理的に装着可能であり、また電気機器本体(31、61)側の機器側接続端子と電気的に接続可能である。尚、中/高電圧電池パック301は、矢印では示していないが低電圧機器本体1には使用できない。この場合の使用できないとは、上述の(1)と同様、物理的に装着できない、又は(2)のように構成できる。
図1では図示していないが、電池パック101、201、301は、電気機器本体(1、31、61)から取り外した後に図示しない外部充電器を用いて充電が可能である。ここでは、18V用充電器と、36V用の充電器の2つを準備すれば、電池パック101、201、301をすべて充電可能である。つまり、電池パック101、201は低電圧(18V)用充電器を用いて、電池パック301は中電圧(36V)用充電器を用いて充電する。尚、電池パック201は中電圧(36V)用充電器を用いて充電することも可能であり、電池パック301は高電圧(72V)用充電器を用いて充電することも可能である。
図1に示す電気機器システムでは、低電圧、中電圧、高電圧の組み合わせを、18V、36V、72Vにて構成したが、本発明はこれらの電圧の組み合わせだけに限られずに、14.4V、28.8V、57.6Vの組み合わせや、その他の組み合わせで構成しても良い。但し、中電圧は低電圧の2倍、高電圧は中電圧の2倍となる組み合わせとすれば、図2以降で説明する電池パックの端子構成を実現しやすくなるので好適である。また、2倍に限らず3倍や4倍等でも良い。また、低/中電圧電池パック201の高い側の出力電圧と、中/高電圧電池パック301の低い側の出力電圧を同じとすることで、重複する電気機器本体(ここでは中電圧機器本体31)が存在するので、低~中の電力機器本体を主に有するユーザや、中~高の電力機器本体を主に有するユーザにとっては、一つの電池パックを用意するだけで中電圧機器本体31を使用することができるため使い勝手がよく便利である。
図2は本発明の実施例に係る電気機器本体と、それに装着される電池パック101の斜視図である。ここでは低電圧機器本体として、インパクト工具1Aの例を示している。動作電圧18Vのインパクト工具1Aは、電池パック101が着脱可能であり、図示しないモータによる回転駆動力を用いて先端工具や作業機器を駆動する。インパクト工具1Aは先端工具9に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより締め付け作業を行う。電気機器本体1(低電圧機器本体1A)は、外形を形成する外枠たるハウジング2を備える。ハウジング2は、図示しないモータや動力伝達機構を収容する胴体部2aと、胴体部2aから下方に延びるハンドル部2bと、ハンドル部2bの下側に形成される電池パック装着部10により構成される。ハンドル部2bの一部であってユーザが把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状の動作スイッチ4が設けられる。ハウジング2の前方側には出力軸たるアンビル(図では見えない)が設けられ、アンビルの先端には先端工具9を装着するための先端工具保持部8が設けられる。ここでは先端工具9としてプラスのドライバービットが装着されている。
電池パック装着部10には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びる溝やレールを含むレール部11a、11bが形成され、それらの間にターミナル部15Aが設けられる。ターミナル部15Aは、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子22、負極入力端子27、LD端子(異常信号端子)28を鋳込んだものである。図2に示すインパクト工具1Aにおいては、ターミナル部15Aのうち正極入力端子22と負極入力端子27の間に信号伝達用の他の端子(後述する図7で示す端子24~26)は設けられていない。これは、図2に示すインパクト工具1Aが信号伝達用の他の端子を用いた制御を必要としないためである。ターミナル部15Aは、合成樹脂の成形によって複数の金属端子(ここでは端子22、27、28)を鋳込むことにより製造され、装着方向(前後方向)の突き当て面となる垂直面15aと、水平面15bを有する。ターミナル部15Aは、左右分割式のハウジング2に開口部分(ターミナル保持部)に挟持されるようにして固定される。ターミナル部15Aの水平面15bは電池パック101の装着時に、電池パック101側の上段面115と近接、対向する面となる。水平面15bの前方側には、電池パック101の隆起部132と当接する湾曲部12が形成され、湾曲部12の左右中央付近には突起部14が形成される。突起部14は左右方向に2分割で形成される電気機器本体1(低電圧機器本体1A)のハウジング2のネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック101の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。
電池パック101は、上ケース110と下ケース102からなるケースに、定格3.6Vのリチウムイオン電池セルを10本収容したものであり、5本の電池セルを直列接続したセルユニットを2組準備し、それらのセルユニットの出力を並列接続とすることで定格18Vの直流を出力する。上ケース110は、下段面111と、下段面111よりも上方に位置する上段面115と、下段面111と上段面115との間に位置する段差部114が形成される。電池パック101のスロット群配置領域120には、前方の段差部114から上段面115にて後方側に延びる複数のスロット121~128が形成される。電池パック101の上段面115の側面には、2本のレール部138a、138bが形成される。レール部138a、138bは、長手方向が電池パック101の装着方向と平行になる溝を含んで形成される。レール部138a、138bの溝部分は、前方側端部が開放端となり、後方側端部が隆起部132の前側壁面と接続された閉鎖端となる。レール部138a、138bにはラッチ機構が設けられる。ラッチ機構は、ラッチボタン141a、141bと、それらの押下に応じて内側に移動する掛止部142a(図では見えない)、142bを含んで構成される。電池パック101を電気機器本体1(低電圧機器本体1A)から取り外すときは、左右両側にあるラッチボタン141a、141bを押すことにより、爪状の係止部142a(図では見えない)、142bが内側に移動して係止状態が解除されるので、その状態で電池パック101を装着方向と反対側に移動させる。
低電圧電池パック101のラッチボタン141a、141bに挟まれる中央付近には、隆起部132から下方向に窪むストッパ部131が形成される。ストッパ部131は、低電圧電池パック101を、電池パック装着部10に装着した際に、突起部14の突き当て面となるもので、電気機器本体1(低電圧機器本体1A)側の突起部14がストッパ部131に当接するまで挿入されると、電気機器本体1(低電圧機器本体1A)に配設された複数の端子(機器側端子)と低電圧電池パック101に配設された複数の接続端子(図7等にて後述)が接触して導通状態となる。
低電圧電池パック101のストッパ部131の内側部分には、冷却風取入口たる複数のスリット134が設けられる。低電圧電池パック101が電気機器本体1に装着された状態では、スリット134が外部から視認できないように覆われて閉鎖状態になる。低電圧電池パック101を図示せぬ充電装置に連結して充電を行う際には、低電圧電池パック101の内部に冷却用の空気を強制的に流すための風窓としてスリット134が用いられる。低電圧電池パック101内に取り込まれた冷却風は下ケース102の前方壁に設けられた排気用の風窓たるスリット105から外部に排出される。なお、スリット134を排気用、スリット105を吸気用としても良い。
図1にて示した電池パック101、201、301は、レール部138a、138bの形状が等しく、ラッチ機構の配置も同じで、複数のスロット121~128の配置が同じであるように形成される。つまり、電池パック101、201、301の装着機構部は互換性を有するように形成される。但し、高い電圧側の電池パックを低い電圧側の電気機器本体に誤って装着できないように、誤装着防止用の形状が一部変更される(詳細は図4、図5にて後述する)。
図3は低電圧電池パック101を別の角度から見た斜視図である。低電圧電池パック101の隆起部132の後ろ側は斜面133にて形成される。2本のレール部138a、138bは、前後方向に延びるように平行に形成される。レール部138a、138bに挟まれる上段面115にはスロット群配置領域120が配置され、スロット群配置領域120には8本のスロット121~128が形成される。スロット121~128は電池パック装着方向に所定の長さを有するように切り欠かれた部分であって、この切り欠かれた部分の内部には、電気機器本体1又は外部の充電装置(図示せず)の機器側端子と嵌合可能な複数の接続端子が配設される。スロット121~128には前方側から電気機器本体1側のターミナル部15A等を近接させることで、ターミナル部15A側の接続端子が挿入可能である。
スロット121~128は、低電圧電池パック101の右側のレール部138aに近い側のスロット121が充電用正極端子(C+端子)の挿入口となり、スロット122が放電用正極端子(+端子)の挿入口となる。また、低電圧電池パック101の左側のレール部138bに近い側のスロット127が負極端子(-端子)の挿入口となる。正極端子と負極端子の間には、低電圧電池パック101と電気機器本体1や外部の充電装置(図示せず)への制御に用いる信号伝達用の複数の信号端子が配置され、ここでは信号端子用の4つのスロット123~126が電力端子群の間に設けられる。スロット123は予備の端子挿入口であり、本実施例では金属端子を設ける代わりに、合成樹脂の仕切り板47(図7で後述)が挿入される。
スロット124は低電圧電池パック101の識別情報となる信号を電気機器本体又は充電装置に出力するためのT端子用の挿入口である。スロット125は外部の充電装置(図示せず)からの制御信号が入力されるためのV端子用の挿入口である。スロット126はセルに接触して設けられた図示しないサーミスタ(感温素子)による電池の温度情報を出力するためのLS端子用の挿入口である。負極端子(-端子)の挿入口となるスロット127の左側には、電池セル保護回路による異常停止信号を出力するLD端子用のスロット128が設けられる。
下ケース102は、上面が開口された略直方体の形状であって、底面と、底面に対して鉛直方向に延びる前方壁と、後方壁と、右側側壁と、左側側壁により構成される。図2(B)においてラッチボタン141bの前方には、係止部142bがばねの作用によりレール部138b内で左方向に飛び出して、電気機器本体1(低電圧機器本体1A)のレール部11aに形成された図示しない凹部と係合することにより、低電圧電池パック101の低電圧機器本体1Aからの脱落が防止される。尚、右側のレール部138aにも同様の係止部142aが設けられる。
図4は低/中電圧電池パック201の外観を示す斜視図である。低/中電圧電池パック201の外観は、表示部280が設けられた部分を除くと低電圧電池パック101とほぼ同一形状であり、上ケース210には複数のスロット(225、226等)が形成される。複数のスロットの左右幅、前後長さは図3で示した低電圧電池パック101と同サイズである。上ケース210と下ケース202からなるケースに電池セルを収容している。下ケース202の内部に収容する電池セルの合計本数は10本であるため、図3で示す低電圧電池パック101と同じ大きさの筐体で実現できる。図3の下ケース102と、図4の下ケース202の違いは、主にデザイン上の相違によるものである。低/中電圧電池パック201は、中電圧機器本体31だけでなく低電圧機器本体1にも装着できるように、レール部238a、238b、ラッチ、隆起部の形状、下段面211の形状は同じである。わずかな違いは、上段面215に上から下方向に窪む凹部216が形成され、さらに、接続端子群(図7で後述する261、262、267、271、272、277の電力端子群)を収容するために下から上方向にわずかに突出する凸部217a、217bが形成されることである。凹部216は、中電圧機器本体31のターミナル部45に形成される誤装着防止用の凸部48(後述する図8参照)と対応するように構成したものである。つまり、電気機器本体側に誤装着防止用の凸部48がある場合(ここでは中電圧機器本体31及び高電圧機器本体61)は、凹部216を持たない低電圧電池パック101には装着できないことになる。
低/中電圧電池パック201の後方斜面には、表示部280が設けられる。表示部280には4つの表示窓281~284が設けられ、表示窓284の右側には押しボタン式のスイッチボタン285が設けられる。スイッチボタン285は、ユーザによって操作される操作部である。表示窓281~284の内側には図示しないLED(発光ダイオード)が配置され、表示窓281~284の内側から点灯される。表示部280の全体はラミネートフイルムによって覆われ、表示窓281~284は印刷されたラミネートフイルムの一部を透明又は半透明にして光が透過されるように構成される。スイッチボタン285は、ユーザによって操作されるボタンであって、スイッチボタン285が押されたら、低/中電圧電池パック201の電池残量に応じて表示窓281~284へ電池残量の表示が行われる。
図5は中/高電圧電池パック301の外観を示す斜視図である。中/高電圧電池パック301の外観は、収容する電池セルの本数が、低/中電圧電池パック201に比べて倍(10本から20本)に増加しているため、上ケース310に延長部310aが形成され、下ケース302に延長部302aが形成される。延長部302a、310aを除いた部分の形状は、低/中電圧電池パック201と互換(ほぼ同一形状)である。上ケース310の後方側には表示部280が配置される。上ケース310の延長部310aよりも前方側は低/中電圧電池パック201と同一形状であるため、低/中電圧電池パック201と同じ番号の符号を付している。尚、中/高電圧電池パック301の上段面215に上から下方向に窪む凹部216の形状は、低/中電圧電池パック201と同じである。このように凹部216を共通形状にすると、低/中電圧電池パック201は高電圧機器本体61に装着することができることを意味する。尚、凹部216の形状を更に変更するか、又は、別の誤装着防止機構を設けることによって、低/中電圧電池パック201を高電圧機器本体61に物理的に装着できないように構成することも任意である。
図6(A)は低/中電圧電池パック201の正極端子(262と272)及び負極端子(267と277)と、低電圧機器本体1の正極入力端子22及び負極入力端子27の接続回路図であり、(B)は 低/中電圧電池パック201の正極端子(262と272)及び負極端子(267と277)と、中電圧機器本体31の正極入力端子52及び負極入力端子57及びショートバー59との接続回路図である。低/中電圧電池パック201の電力出力用の正極端子は、上側正極端子262と下側正極端子272の2つにより構成される。また、低/中電圧電池パック201の負極端子は、上側負極端子267と下側負極端子277の2つにより構成される。上側正極端子262と下側正極端子272は、低/中電圧電池パック201がいずれの電気機器本体や充電装置等に装着されていない状態(非装着時)では、上側正極端子262と下側正極端子272は非接触状態、即ち導通していない状態にあり、上側負極端子267と下側負極端子277は非接触状態、即ち導通していない状態にある。
低/中電圧電池パック201の内部には、電池セル245a~245eの5本が直列接続されて第1セルユニット245を形成し、電池セル246a~246eの5本が直列接続されて第2セルユニット246を形成する。第1セルユニット245の正極側出力(電池セル245aの正極)は上側正極端子262に接続され、負極側出力(電池セル245eの負極)は下側負極端子277に接続される。同様にして、第2セルユニット246の正極側出力(電池セル246aの正極)は下側正極端子272に接続され、負極側出力(電池セル246eの負極)は上側負極端子267に接続される。
低電圧機器本体1は、図2にて示したように電池パック101、201との接続用に複数の出力端子群(機器側接続端子)が形成され、そこには正極入力端子22と負極入力端子27が含まれる。正極入力端子22は上下に離間するように配置された正極端子262及び272の爪部(262aと272a)の双方に接触可能なように、上下方向の有効長がHとなる金属製の平板にて製造される。同様に負極入力端子27は上下に離間するように配置された負極端子267及び277の爪部(267aと277a)の双方に接触可能なように、上下方向の有効長がHとなる金属製の平板にて製造される。低電圧機器本体1はこのような正極入力端子22と負極入力端子27を有することにより、図6(A)に示すように低電圧機器本体1に低/中電圧電池パック201が装着されると、低電圧機器本体1の正極入力端子22と負極入力端子27の間には、第1セルユニット245と第2セルユニット246が並列接続され、2つのセルユニットの並列接続した電圧、即ち、定格18Vの直流が出力されることになる。
中電圧機器本体31は、低/中電圧電池パック201との接続用に複数の出力端子群(機器側接続端子)が形成され、そこには正極入力端子52と負極入力端子57とショートバー59が含まれる。本実施例の中/高電圧電池パック301に接続された場合に、正極入力端子52と負極入力端子57が、当該電池パック301の前記複数のセルユニットを並列接続する中電圧並列端子に該当する。正極入力端子52は上側正極端子262の爪部(262aと262b、但し262bは図では見えない)にだけ接触可能なように構成され、負極入力端子57は上側負極端子267の爪部(267aと267b、但し267bは図では見えない)にだけ接触可能なように構成される。図6(B)からわかるように、上下方向の有効長がHとなるターミナル部45(符号は後述の図8を参照)において、正極入力端子52と負極入力端子57の高さHは、図6(A)の高さHの半分未満である。中電圧機器本体31のショートバー59は、金属製の導電部材からなる短絡子であって、コの字形状に曲げられた部材である。ショートバー59の短絡用端子部59aの一端側に端子部59bが形成され、正極入力端子52の下側に配置される。ショートバー59の短絡用端子部59aの他端側に端子部59cが形成され、端子部59cは負極入力端子57の下側に配置される。端子部59bは下側正極端子272と嵌合し、端子部59cは下側負極端子277と嵌合する。つまり、ショートバー59の端子部59b、59cが本発明の複数のセルユニットを直列接続する中電圧直列端子となる。ショートバー59は、正極入力端子52や負極入力端子57等の他の機器側端子と共に合成樹脂製の基台部46(図8にて後述)に鋳込まれるようにして固定される。この際、ショートバー59は他の金属端子(52、54~58)とは接触しないため、電気的に絶縁状態にある。また、ショートバー59は、下側正極端子272と下側負極端子277を短絡させるに用いられるため、中電圧機器本体31の制御回路等への配線を行う必要はない。ショートバー59の端子部59bは下側正極端子272の爪部(272aと272b、但し272bは図では見えない)に嵌合し、端子部59cは下側負極端子277の爪部(277aと277b、但し277bは図では見えない)にだけ接触可能なように構成される。ここで、ショートバー59の端子部59b、59cの高さHは、図6(A)の高さHの半分未満である。つまり、中電圧機器本体31の正極端子部(52、59b)と負極端子部(57、59b)は、低電圧機器本体1の正極端子部(22)と負極端子部(27)の高さ方向の領域内に設けられる。このようにして、図6(B)に示すように中電圧機器本体31に低/中電圧電池パック201が装着されると、中電圧機器本体31の正極入力端子52と負極入力端子57の間には、第1セルユニット245と第2セルユニット246を直列接続した電圧、即ち、定格36Vの直流が出力されることになる。
図7は、低電圧機器本体1におけるターミナル部15と、低/中電圧電池パック201の接続端子群260の接続状態を説明するための図である。低/中電圧電池パック201には回路基板250が含まれ、回路基板250には、電池パック201側の接続端子として上側正極端子261、262、T端子264、V端子265、LS端子266、上側負極端子267、LD端子268が固定される。これらの固定は、各接続端子の脚部が回路基板250を貫通して、回路基板250の裏側にて半田付けされる。回路基板250にはさらに、下側正極端子271、272(図では272は見えない)と、下側負極端子277が設けられる。
ターミナル部15は、低電圧機器本体1に含まれるものであって、図2に示したターミナル部15では、全部の接続端子を図示していなかったが、図7(A)ではすべての接続端子を示している。ターミナル部15には、正極入力端子22、T端子24、V端子25、LS端子26、負極入力端子27、LD端子28が設けられ、これらの金属端子を合成樹脂製の基台16に鋳込んで製造される。基台部16の上側には、接続端子それぞれの端子部22c、24c~28cが露出する。尚、正極入力端子22とT端子24の間には、合成樹脂製の仕切り板17が形成される。仕切り板17は基台16と同一部材で製造するか、又は、別の不導体による板状部材を鋳込んだものである。
図7(B)は、ターミナル部15と接続端子群260が嵌合した状態を示す図である。ここでは、金属製の端子同士の接続状態を示すために、ターミナル部15のうちの合成樹脂製の基台部16の図示を省略している。この状態における正極入力端子22と上側正極端子262及び下側正極端子272、負極入力端子27と上側負極端子267及び下側負極端子277との接続状態は、図6(A)で示す接触状態と同じである。このように、低/中電圧電池パック201に低電圧機器本体1を接続すると、図6(A)で示す接触状態となって低電圧機器本体1に定格18Vの電力が供給される。
図8は中電圧機器本体31のターミナル部45と、低/中電圧電池パック201の接続端子群260の接続状態を説明するための図である。回路基板250とそこに設けられる接続端子群260の構造は図7と同一である。ターミナル部45は、図7で示した低電圧機器本体1と同様に正極入力端子52や負極入力端子57等の機器側端子が鋳込まれると共に、U字状に折り曲げた金属板(ショートバー59)をさらに基台部46に鋳込むことで構成できる。U字状に折り曲げた金属板の一方側の端部が短絡用端子部59bとなり、他方側の端部が短絡用端子部59cとなる。ショートバー59を配置することにより、正極入力端子52と負極入力端子57は上下方向の幅を図6(A)に示す入力端子(22、27)に比べて半分未満(H/2未満)の大きさになるように構成される。このような形状のターミナル部45に低/中電圧電池パック201を装着するだけで、図8(B)の状態となって、正極入力端子52と負極入力端子57に定格36Vの直流電力が供給される。このように中電圧機器本体31に短絡回路(59)を有するターミナル部45を設けることによって、2つの正極端子(262、272)と2つの負極端子(267、277)を有する本実施例の低/中電圧電池パック201を装着するだけで、第1セルユニット145と第2セルユニット146の直列接続回路を確立することができる。また、装着する中電圧機器本体31側のターミナル部45の形状で、低/中電圧電池パック201からの出力電圧が自動的に切り替えることが可能となる。
ターミナル部45には、下方向に突出する凸部48が形成される。凸部48の左右幅、前後方向の長さは、低/中電圧電池パック201の凹部216の窪み部分の左右幅、前後長に対応する。凸部48は、ターミナル部45を有する中電圧機器本体31には適合しない電池パック(ここでは低電圧電池パック101)には装着できないようにする、いわば誤装着防止用の部位である。図4にて示したように低/中電圧電池パック201には、凸部48に対応する凹部216が形成されている。従って、凸部48が形成されている中電圧機器本体31には、凹部216を有する低/中電圧電池パック201(図4参照)と、凹部216を有する中/高電圧電池パック301(図5参照)が装着可能である。一方、凸部48が形成されていない低電圧電池パック101は、低/中電圧電池パック201には装着することができない。
図8(B)は、ターミナル部45と接続端子群260が嵌合した状態を示す図である。ここでは、金属製の端子同士の接続状態を示すために、ターミナル部45のうちの合成樹脂製の基台部46の図示を省略している。この状態における正極入力端子52と上側正極端子262、下側正極端子272とショートバー59の短絡用端子部59b、負極入力端子57と上側負極端子267、下側負極端子277とショートバー59の短絡用端子部59cの接続状態は、図6(B)で示す接触状態と同じである。このように、低/中電圧電池パック201が中電圧機器本体31に装着されると中電圧機器本体31に定格36Vの電力が供給される。
図9(A)は中/高電圧電池パック301の正極端子(362と372)及び負極端子(367と377)と、中電圧機器本体31の正極入力端子52、負極入力端子57及びショートバー59との接続回路図であり、(B)は中/高電圧電池パック301の正極端子(362と372)、負極端子(367と377)と、高電圧機器本体61の正極入力端子82、負極入力端子87、ショートバー89との接続回路図である。中/高電圧電池パック301の電力出力用の正極端子は、上側正極端子362と下側正極端子372の2つにより構成される。また、中/高電圧電池パック301の負極端子は、上側負極端子367と下側負極端子377の2つにより構成される。これらの端子の爪部(例えば362a、372a、367a、377a)は、低/中電圧電池パック201の電力端子(上側正極端子262、下側正極端子272、上側負極端子267、下側負極端子277)の爪部(例えば図8(A)に示す262a、262b、267a、277a)に比べて上下方向の高さが半分未満であり、電池パックの装着方向に細長い端子形状となっている。上側正極端子362と下側正極端子372は、中/高電圧電池パック301がいずれの電気機器本体1充電装置等に装着されていない状態(非装着時)では、上側正極端子362と下側正極端子372は非接触状態にあり、上側負極端子367と下側負極端子377は非接触状態にある(詳細構造は図13を用いて後述する)
中/高電圧電池パック301の内部には、10本の電池セルが直列接続されて第1セルユニット345を形成し、10本の電池セルが直列接続されて第2セルユニット346を形成する。それぞれのセルユニットの出力は定格36Vである。第1セルユニット345の正極側出力は下側正極端子372に接続され、負極側出力は上側負極端子367に接続される。下側正極端子372と上側負極端子367が、一対の第1の出力端子を構成する。同様にして、第2セルユニット346の正極側出力は上側正極端子362に接続され、負極側出力は下側負極端子377に接続される。上側正極端子362と下側負極端子377が一対の第1の出力端子を構成する。
図9(A)に示すように、中/高電圧電池パック301を中電圧機器本体31に装着すると、正極入力端子52が上側正極端子362と下側正極端子372に同時に嵌合し、負極入力端子57が上側負極端子367と下側負極端子377に同時に嵌合する。この際、ショートバー59は、いずれの電力端子(上側正極端子362、下側正極端子372、上側負極端子367、下側負極端子377)や信号端子(図10で後述する364~366、368)とも非接触状態にあり、電気的に浮いた状態を保つ。このように図9(A)の接続状態では、第1セルユニット345と第2セルユニット346の並列接続回路が形成されることになり、定格36Vの直流が出力されることになる。
高電圧機器本体61は、電池パック201、301との接続用に複数の出力端子群(機器側接続端子)が形成され、そこには正極入力端子82と負極入力端子87とショートバー89が含まれる。正極入力端子82が第1の入力端子を構成し、負極入力端子87が第2の入力端子を構成する。正極入力端子82は上側正極端子362の爪部(362aと362b、但し362bは図では見えない)にだけ接触可能なように構成され、負極入力端子87は上側負極端子367の爪部(367aと367b、但し367bは図では見えない)にだけ接触可能なように構成される。図9(B)からわかるように、上下方向の有効長がHとなるターミナル部75(符号は後述の図11を参照)において、正極入力端子82と負極入力端子87の高さHは、図6(A)の高さHの1/4未満である。高電圧機器本体61のショートバー89は、金属製の導電部材からなる短絡子であって、コの字形状に曲げられた細長い部材である。ショートバー89の接続部89aの一端側に端子部89bが形成され、正極入力端子82の下側に配置される。ショートバー89の接続部89aの他端側に端子部89cが形成され、端子部89cは負極入力端子87の下側に配置される。端子部89bは下側正極端子372と嵌合し、端子部89cは下側負極端子377と嵌合する。つまり、ショートバー89の端子部89b、89cが本発明の複数のセルユニットを直列接続する高電圧直列端子となる。
ショートバー89は、正極入力端子82や負極入力端子87等の他の機器側端子と共に合成樹脂製の基台部76(図11にて後述)に鋳込まれるようにして固定される。ショートバー89は、下側正極端子372と下側負極端子377を短絡させるために用いられるため、高電圧機器本体61の制御回路等への配線を行う必要はない。ショートバー89の端子部89bは下側正極端子372の爪部(372aと372b、但し372bは図では見えない)に嵌合し、端子部89cは下側負極端子377の爪部(377aと377b、但し377bは図では見えない)にだけ接触可能なように構成される。ここで、ショートバー89の端子部89b、89cの高さは、図6(A)の高さHの1/4未満である。つまり、高電圧機器本体61の正極端子部(82、89b)と負極端子部(87、89c)は、低電圧機器本体1の正極端子部(22)と負極端子部(27)の高さ方向の半分の範囲内に、それぞれ2つの接続端子(362と372、367と377)が設けられる。このようにして、図9(B)に示すように高電圧機器本体61に中/高電圧電池パック301が装着されると、高電圧機器本体61の正極入力端子82と負極入力端子87の間には、第1セルユニット345と第2セルユニット346を直列接続した電圧、即ち、定格72Vの直流が出力されることになる。
図10は、中電圧機器本体31のターミナル部45と、中/高電圧電池パック301の接続端子群360の接続状態を説明するための図である。中/高電圧電池パック301には回路基板350が含まれ、回路基板350には、電池パック301側の接続端子として上側正極端子361、362、下側正極端子371、372、T端子364、V端子365、LS端子366、上側負極端子367、下側負極端子377、LD端子368が固定される。信号伝達用の端子群、即ち、T端子364、V端子365、LS端子366、LD端子368は、図7(A)で示した低/中電圧電池パック201のT端子264、V端子265、LS端子266、LD端子268と同じ金属部品を用いると良い。これらの電力端子や信号端子の固定は、各端子の脚部を回路基板350の穴部を貫通させて、回路基板350の裏側にて半田付けする。なお、上側正極端子361及び下側正極端子371は充電器と接続される充電端子であり、中電圧機器本体31の接続端子には接続されない。
ターミナル部45には、正極入力端子52、T端子54、V端子55、LS端子56、負極入力端子57、LD端子58が設けられ、これらの金属端子を合成樹脂製の基台部46に鋳込んで製造される。基台部46の上側には各端子部品の一部である接続部52c、54c、55c、56c、57c、58cが露出する。例えば、正極入力端子52は接続部52cと連結されており、負極入力端子57は端子部57cと接続されている。正極入力端子52とT端子54の間には、合成樹脂製の仕切り板47が形成される。仕切り板47は基台部46と同一部材で製造するか、又は、別の不導体による板状部材を鋳込んで製造する。ターミナル部45には、さらに誤装着防止用の凸部48が形成される。
図10(B)は、ターミナル部45と接続端子群360が嵌合した状態を示す斜視図である。中/高電圧電池パック301は、回路基板350から上方に延び複数のセルユニットの一つの正極及び負極に接続される一対の第1の出力端子(下側正極端子372と上側負極端子367)と、回路基板350から上方に延び複数のセルユニットの別の一つの正極及び負極に接続される一対の第2の出力端子(上側正極端子362と下側負極端子377)を有する。一対の第1の出力端子及び一対の第2の出力端子は(A)にて示すように、それぞれ、中電圧機器本体31の入力端子(正極入力端子52、負極入力端子57)と接続される接続部と、接続部と基板との間であって中電圧直列端子を回避する回避部と、を有する。ここで理解できるように、ショートバー59の短絡用端子部59bは、第1及び第2の出力端子の端子部分が存在しない回避部内に位置し、上側正極端子362、下側正極端子372のいずれにも接触しない状態にある。図では見えないが、ショートバー59の短絡用端子部59cも同様に、上側負極端子367、下側負極端子377のいずれにも接触しない絶縁状態にある。従って、この接続状態では、正極入力端子52と負極入力端子57の間に、第1セルユニット345と第2セルユニット346を並列接続した電圧、即ち、定格36Vの直流が出力されることになる。このように低/中電圧電池パック201に替えて、中/高電圧電池パック301を中電圧機器本体31に装着することが可能である。尚、図10(B)では示していないが、ショートバー59の短絡用端子部59bと下側正極端子372とが接触しないように、合成樹脂製のカバーを下側正極端子372の下側半分に装着するか、又は、下側正極端子372の下側付近にシリコン等の樹脂を塗布するようにすると良い。同様にして、下側正極端子371、下側負極端子377の下側半分も、合成樹脂のカバー等の何らかの絶縁手段を設けることによって、ショートバー59が下側正極端子372と下側負極端子377に導通できないようにすると良い。すなわち、ショートバー59が正極端子と負極端子に接触しないよう、それらの間に絶縁手段を設けると良い。
図11(A)は高電圧機器本体61のターミナル部75と、中/高電圧電池パック301の接続端子群360を示す図であり、接続端子群360等の構成は、図10で示した構成と同一である。ターミナル部75は、図10で示した中電圧機器本体31の正極入力端子52や負極入力端子57に比べて、上下方向の高さがきわめて小さく構成された正極入力端子82と負極入力端子87とされる。また、正極入力端子82と負極入力端子87の下側には、U字状に折り曲げた金属板(ショートバー89)が設けられ、その短絡用端子部89bが正極入力端子82の下側に、短絡用端子部89cが負極入力端子87の下側に設けられる。このように正極入力端子82、負極入力端子87、ショートバー89はいずれも第1及び第2の出力端子の腕部(362a、362b等)が位置する接続部に位置することになる。図10のショートバー59の短絡用端子部59b、59cが位置していた部分は回避部となっており、金属端子は設けられず、ターミナル部75の該当部分は樹脂で塞がれている形状である。
図11(B)は、ターミナル部45の樹脂部分の図示を省略して、基台部76に鋳込まれる各接続端子(82、84~88)とショートバー89の形状を示す図である。信号伝達用の端子であるT端子84、V端子85、LS端子86、LD端子88は、図10で示したT端子54、V端子55、LS端子56、LD端子58の形状と同一である。基台部76の上側には、T端子84、V端子85、LS端子86、LD端子88と連通する接続部84c、85c、86c、88cが形成される。また、正極入力端子82、負極入力端子87と連結部82b、87b(図13(B),(C)参照、87bは見えない)を介して連通する接続部82c、87cも基台部76の上側に形成される。ショートバー89は、U字状に曲げられた金属片であり、高電圧機器本体61側の電気回路への接続は不要であるため、接続部84cのような端子は形成されない。高電圧機器本体61に中/高電圧電池パック301が装着されると正極入力端子82は上側正極端子362の腕部362aと362bの間に嵌合し、負極入力端子87は上側負極端子367の腕部367aと367bの間に嵌合する。同時に、ショートバー89の短絡用端子部89bは下側正極端子372の腕部372aと372b(符号は図13等参照)の間に嵌合し、短絡用端子部89cは下側負極端子377の腕部377aと377b(符号は図13参照)の間に嵌合する。
図12はターミナル部75と接続端子群360が嵌合した状態を示す図である。この状態における正極入力端子82と上側正極端子362、下側正極端子372とショートバー59の短絡用端子部89b、負極入力端子87と上側負極端子367、下側負極端子377とショートバー89の短絡用端子部89cの接続状態は、図9(B)で示す接触状態と同じである。このように、中/高電圧電池パック301が高電圧機器本体61に装着されると、図9(B)で示す接触状態となって高電圧機器本体61に定格72Vの電力が供給される。
図13は図12のターミナル部75と接続端子群360の別の方向から見た斜視図である(嵌合時)。ターミナル部75の基台部76(図12参照)の図示は省略している。図13(A)において、ターミナル部75の正極入力端子82と負極入力端子87は上下方向の幅(樹脂部分たる基台部76(図12参照)に覆われる部分を除く)が小さく、その高さが低電圧機器本体1の入力端子22、27に比べて1/4未満であり、中電圧機器本体31の入力端子52、57に比べて半分未満である。正極入力端子82と負極入力端子87の下には、略U字状に折り曲げたショートバー89が設けられる。ショートバー89の形状は上下方向の高さが小さいが、左右方向の幅や前後方向の長さは中電圧機器本体31に含まれるショートバー59(図10(B)参照)と同じである。ショートバー89の上下方向の大きさはショートバー59(図10(B)参照)に比べて半分未満である。ショートバー89の役割は中電圧機器本体31に含まれるショートバー59と同じであり、下側正極端子372と下側負極端子377とに嵌合することによりこれらを電気的に短絡する。
図13(B)は、正極入力端子82とショートバー89の端子部89bの部分拡大図である。正極入力端子82は連結部82bを介して接続部82cと連結される。正極入力端子82の下側におけるショートバー89の上下左右方向に延在する鉛直断面形状は四角形で有り、正極入力端子82の端子部82aの底面と、ショートバー89の短絡用端子部89bの上面は隙間を隔てた平行な面となる。図13(B)では正極入力端子82部分を抜き出して図示しているが、ターミナル部75の負極側の形状は正極側と左右対称であるだけで、負極入力端子87の端子部87c、ショートバー89の端子部89cの形状は正極入力端子82、端子部89bの形状と同じである。
図13(C)は図13(A)の正極端子362、372部分を右側から見た図である。上側正極端子362は、上端付近の左右側面から前方側に延在する細長い2つの腕部362a、362b(図では見えない)を有し、下側正極端子372は、その上端付近の左右側面から前方側に延在する細長い2つの腕部372a、372b(図では見えない)を有する。腕部362a、362bの上下位置は同じであり、腕部372a、372bの上下位置は同じであり、腕部362aと腕部372aは上下方向に一定の距離を隔てることにより電池パックや外部充電器との非接続時には、電気的に絶縁状態にある。図では見えない腕部362bと腕部372bも電池パックや外部充電器との非接続時には、電気的に絶縁状態にある。図13(C)では、正極入力端子82が腕部362a、362bの間に嵌合し、ショートバー89の端子部89bが腕部372a、372bの間に嵌合する。この際、上側正極端子362と下側正極端子372は所定の隙間を隔てるため電気的には導通していない。負極端子側についても同様に上側負極端子367と下側負極端子377は導通していない。
図14(A)は電気機器本体側のターミナル部15、45、75の形状を示す図であり、(B)はターミナル部15、45、75での電力端子(正極入力端子と負極入力端子)の配置状況をまとめた比較表である。尚、図14ではこれらの関係を説明するために模式的に図示したものであるので、形状や寸法は厳密ではない。複数(複数種類)の電池パックを複数の電気機器本体のいずれかに装着して稼働させる電気機器システムを実現するに当たって、18V(低電圧機器本体1)のターミナル部15の形状をベースにして、ターミナル部45、75の形状を設定した。ターミナル部15、45、75の基台部分16、46、76の外形寸法はほぼ同一で有り互換性がある(但し、誤装着防止用の凸部48、78の有無は異なる)。
ターミナル部15における正極入力端子22の露出部分の高さをHとすると、36V用のターミナル部45では、上下に2分割して、それぞれの分割部分に2つの端子(正極入力端子52とショートバー59の端子部59b)を配置した。72V用のターミナル部75では、上側半分の領域をさらに2分割して、Hの1/4の高さ部分に2つの端子(正極入力端子82とショートバー89の端子部89b)を配置した。このようにベースとなる電極部分を分割して利用することにより、低/中電圧電池パック201では、低電圧機器本体1と中電圧機器本体31の双方に装着可能に構成でき、中/高電圧電池パック301では、中電圧機器本体31と高電圧機器本体61の双方に装着可能に構成できる。すなわち、電池パックの端子が挿入されるスロット形状は従来(既存)のまま維持しつつ内部の端子構造を変更することで、具体的には、各セルユニットの正極に接続される正極端子362、372を近接させて同じスロットに配置すると共に、各セルユニットの負極に接続される負極端子367、377を近接させて同じスロットに配置することで、中電圧機器本体31と高電圧機器本体61の両方に接続可能とした中/高電圧電池パック301を提供することができる。しかも、中電圧機器本体31を見ると、低/中電圧電池パック201と中/高電圧電池パック301のいずれの電池パックも装着可能となる。本実施例では、複数の電圧切り替え式の低/中電圧電池パック201と中/高電圧電池パック301のカバーする範囲(装着できる機器本体)を重複させる(双方とも36V出力が可能)ことによって、高電圧機器本体61の採用を容易にし、中/高電圧電池パック301も複数電圧間で効率的に使用でき、使い勝手の良い電気機器システムを実現できた。
図14(B)において示すように、18V用(低電圧用)のターミナル部15を分割して使用したのが36V用のターミナル部45、36V用のターミナル部45の片側半分(上側半分)をさらに分割して使用したのが72V用のターミナル部75である。この考えに基づくと、72V用のターミナル部75の最上部のH/4をさらに2分割して、H/8ずつに2分割するようにすれば、72Vと144Vの切り替え式の電池パックも理論上は実現可能である。しかしながら、実際には端子部の上下方向の幅が小さく弊害も考慮する必要があるので、本実施例の電気機器システムの考えに沿って電池パック及び電気機器本体の製品化を図ると良い。
図14の72V用の電気機器本体(高電圧機器本体61)では、36V用のターミナル部45の高さ方向の上側半分を上下方向に分割して利用するように構成した。しかしながら、別の案として、ターミナル部45の高さ方向の上側半分を前後方向に分割して利用することも可能である。この考えに基づいて実現した電気機器本体のターミナル部475と、中/高電圧電池パック501を図15~図19を用いて説明する。
図15(A)は、本発明の第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501と中電圧機器本体31との接続回路図である。中/高電圧電池パック501は、第1セルユニット545と第2セルユニット546に接続される2つの正極端子(562、572)と2つの負極端子(567、577)を有するが、2つの端子の腕部を上下ではなく、前後に並べたことに特徴がある。即ち、正極端子として、後側正極端子562と前側正極端子572で構成し、負極端子として、後側負極端子567と前側負極端子577で構成した。一方、中電圧機器本体31は図10(A)にて説明したターミナル部45と同じ形状である。第1セルユニット545の正極は前側正極端子572に接続され、第1セルユニット545の負極は後側負極端子567に接続される。また、第2セルユニット546の正極は後側正極端子562に接続され、第2セルユニット546の負極は前側負極端子577に接続される。
前側正極端子572は左右2つの腕部572aと572bを有し、後側正極端子562は左右2つの腕部562aと562bを有する。前側負極端子577は左右2つの腕部577aと577bを有し、後側負極端子567は左右2つの腕部567aと567bを有する。これらの端子(562、572、567、577)は共通の部品で構成できる。前側正極端子572を例に端子形状を説明すると、回路基板550(図16参照)近くの部分の後辺が左右間で接続され、上面視で前方側が開口する略U字状に形成され、略U字状の部分の左右両側から上方に延在する腕部572a、572bが形成される。略U字状の部分から下方向には、脚部572d、572eが形成される。脚部572d、572eは、回路基板550の取付穴を裏側まで貫通して、回路基板550の裏側にて半田付けにて固定される。
腕部572a、572bは、回路基板近くでは間隔(左右方向の間隔)が広く、上側に行くにつれて間隔が狭まるように構成される。そして、電気機器本体側の接続端子との接触点(左右の腕部572a、572bのうち一番間隔が狭い部分)は、中電圧機器本体31のターミナル部45のうち上側に位置する正極入力端子52と同じ位置となるようにした。また、中電圧機器本体31のショートバー59は、左右の腕部572a、572bの間に位置するが、左右の腕部572a、572bとは間隔を有しており、物理的及び電気的に非接触状態にある。後側正極端子562と正極入力端子52との接触状態も、前側正極端子572と正極入力端子52との接触状態と同じである。従って、正極入力端子52を介して、前側正極端子572と後側正極端子562が短絡される。同様に、負極入力端子57を介して、前側負極端子577と後側負極端子567が短絡される。
以上の構成により、中電圧機器本体31に中/高電圧電池パック501が装着されると、中電圧機器本体31の正極入力端子52と負極入力端子57の間には、第1セルユニット545と第2セルユニット546を並列接続した電圧、即ち、定格36Vの直流が出力されることになる。
図15(B)は中/高電圧電池パック501と高電圧機器本体461との接続回路図である。第2の実施例では高電圧機器本体461のターミナル部475の形状は、正極入力端子482とショートバー489の端子部489bが前後方向に並ぶように配置され、負極入力端子487とショートバー489の端子部489cが前後方向に並ぶように配置される。正極入力端子482と負極入力端子487はターミナル部475の基台部476(後述する図18参照)の水平部476a(後述する図18参照)の上側から下側に貫通するように配置される。ショートバー489は、接続部489aが水平方向に延在するように配置され、ターミナル部475の基台部476(後述する図18参照)の水平部476a内に鋳込まれる。このように高電圧機器本体461のターミナル部475を第2の実施例の中/高電圧電池パック501の電力端子群(562、567、572、577)の形状に合わせて、第1セルユニット545及び第2セルユニット546の並列接続電圧(36V)と直列接続電圧(72)が出力されるので、中/高電圧の自動切り替えを実現した使い勝手の良い電気機器システムを実現できた。
図16は中電圧機器本体31のターミナル部45と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560の接続状態を説明するための図である。中/高電圧電池パック501には回路基板550が含まれ、回路基板550には、中/高電圧電池パック501側の接続端子として後側正極端子561、562、前側正極端子571、572、T端子364、V端子365、LS端子366、後側負極端子567、前側負極端子577、LD端子368が固定される。信号伝達用の端子群、即ち、T端子364、V端子365、LS端子366、LD端子368は、図7(A)で示した低/中電圧電池パック201と同じ構成である。これらの電力端子や信号端子の固定は、各端子の脚部を回路基板550の穴部を貫通させて、回路基板550の裏側にて半田付けする。
図16(B)は、ターミナル部45と接続端子群560が嵌合した状態を示す斜視図である。信号用のT端子364、V端子365、LS端子366、LD端子368とT端子54、V端子55、LS端子56、LD端子58の接続状態は、第1の実施例の低/中電圧電池パック201と同じ構成である。後側正極端子562と前側正極端子572は同時に正極入力端子52と嵌合する。同様に、後側負極端子567と前側負極端子577は同時に負極入力端子57と嵌合する。ショートバー59の短絡用端子部59bは、後側正極端子562、前側正極端子572のいずれにも接触しない浮いた状態にある。図では見えないが、ショートバー59の短絡用端子部59cも同様に、後側負極端子567、前側負極端子577のいずれにも接触しない浮いた状態(非接触又は絶縁状態)にある。従って、図16(B)の装着状態では、正極入力端子52と負極入力端子57の間には、第1セルユニット545と第2セルユニット546を並列接続した電圧、即ち、定格36Vの直流が出力される。第2の実施例でも第1の実施例と同様に、低/中電圧電池パック201に替えて、中/高電圧電池パック501を中電圧機器本体31に装着することが可能となる。尚、図16(B)では示していないが、ショートバー59の短絡用端子部59bが、正極端子562、572に接触しないように合成樹脂製のカバーを前側正極端子572の下側部分と、後側正極端子562の下側部分に装着しても良い。同様にして、前側負極端子577、後側負極端子567の下側半分も、合成樹脂のカバー等の何らかの絶縁手段を設けることによって、ショートバー59が前側負極端子577と後側負極端子567に導通できないようにすると良い。
図17は中電圧機器本体31のターミナル部45と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560を示す図であって、(A)は斜視図であり、(B)は後方側から見た背面図である。ショートバー59の短絡用端子部59bは、正極端子562、572の左右の腕部562aと562bとの間、腕部572aと572bとの間に、それぞれ隙間を隔てるようにして(接触しないようにして)収容(位置)される。負極端子(567、577)側においても同様に、ショートバー59の短絡用端子部59cは、負極端子567、577の左右の腕部567aと567bとの間、腕部577aと577bとの間に、それぞれ隙間を隔てるようにして(接触しないようにして)収容(位置)される。ショートバー59の短絡用端子部59bの上側では、正極入力端子52が腕部562aと562bと接触し、且つ腕部572aと572bと接触する。これらの接触によって正極入力端子52には第1セルユニット545と第2セルユニット546(共に図15参照)の正極端子同士が短絡する。同様に、ショートバー59の短絡用端子部59cの上側では、負極入力端子57が腕部567aと567bと接触し、且つ腕部577aと577bと接触する。これらの接触によって負極入力端子57には第1セルユニット545と第2セルユニット546(共に図15参照)の負極端子同士が短絡する。信号端子のうち、T端子364、V端子365、LS端子366は、上下方向に他の端子よりも低く形成されるので、ターミナル部45が装着される際の凸部48が位置するスペースが確保される。
図17(B)において、後側正極端子561、562のそれぞれの腕部561a、561b、562a、562bの形状が理解できるであろう。上面視でU字状に折り曲げられたベース部561c、562cの左右両側面から上側に延在するようにして腕部561a、561b、562a、562bが形成される。腕部561a、561b、562a、562bは、ベース部561c、562cの接続部より上方に行くにつれて接近するように絞り込まれ、上端近くで左右側に広がるように屈折される。この屈折部分が電気機器本体側の接続端子との接触点となる。
図18は高電圧機器本体461のターミナル部475と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560の構成を示す斜視図で有り、(A)は中/高電圧電池パック501を装着する直前の状態(ターミナル部475が嵌合する前の状態)を示す図である。ターミナル部475の基台部476の上壁から下方向に正極入力端子482と、ショートバー489の端子部489bが配置される。負極端子側にも同様に負極入力端子487と、ショートバー489の端子部489c(図では見えない)が配置される。
図18(B)は高電圧機器本体461のターミナル部475の端子群と、中/高電圧電池パック501の接続端子群560との嵌合状態を示す図である。ターミナル部475の正極入力端子482は後側正極端子562と嵌合し、ターミナル部475の負極入力端子487は後側負極端子567と嵌合する。ショートバー489の端子部489bは前側正極端子572と嵌合し、ショートバー489の端子部489cは前側負極端子577と嵌合する。このような接続状態によって、高電圧機器本体461の正極入力端子482と負極入力端子487の間には、第1セルユニット545と第2セルユニット546を直列接続した電圧、即ち、定格72Vの直流が出力される。
図19は高電圧機器本体461のターミナル部475と、第2の実施例に係る中/高電圧電池パック501の接続端子群560が嵌合した状態を示す図である(その2)。ターミナル部475には誤装着防止用の凸部478が形成される。以上の通り、中/高電圧電池パック501の端子部(正極端子562、572、負極端子567、577)を回路基板550から上方向に延びるように構成した。そして、中電圧機器本体31が接続された場合、ショートバー59の端子部59b、59cが正極端子562、572、負極端子567、577に接触しないよう、ショートバー59と対応する当該端子の一対の腕部(例えば562a、562b)の下側(回路基板550側)の左右方向の幅をショートバー59の端子部59b、59cの厚みより大きくし、端子部59b、59cと腕部との間に隙間が生じるよう、端子部を形成した。加えて、端子部の先端側における一対の腕部の左右方向の幅を電気機器本体側の端子部の厚みより小さくした。この構成により、中/高電圧電池パック501に中電圧機器本体31が接続された場合には、両者の正極端子と負極端子が確実に嵌合し、ショートバー59は中/高電圧電池パック501のいずれの端子にも嵌合することがないため、第1セルユニット545、第2セルユニット546を正極端子562、567及び負極端子572、577を介して並列接続することができる。一方、中/高電圧電池パック501に高電圧機器本体61が接続された場合には、高電圧機器本体61の正極入力端子482、負極入力端子487、ショートバー489はそれぞれ、中/高電圧電池パック501の後側正極端子562、後側負極端子567、前側正極端子572及び前側負極端子577に確実ン嵌合する。高電圧機器本体61の正極入力端子482、負極入力端子487、582ショートバー489はそれぞれ、ターミナル部475の基台部476から下方に向かって延びているため、中/高電圧電池パック501の端子部の腕部間の隙間に影響されず、腕部の先端側で確実に嵌合することができる。
図20は電気機器本体側のターミナル部15、45、475の形状を示す模式図であり、これらの大きさ関係を説明するための図である。ターミナル部475の基台部分476の外形寸法は、長さL、高さHであり互換性がある(但し、誤装着防止用の凸部48、478の有無は異なる)。ターミナル部15における正極入力端子22の露出部分の高さをHとすると、36V用のターミナル部45では、上下に2分割して、それぞれの分割部分に2つの端子(正極入力端子52とショートバー59の端子部59b)を配置した。72V用のターミナル部475では、上側半分の領域をさらに前後に2分割して、前方の1/2部分と後方の1/2部分に2つの端子(正極入力端子482とショートバー489の端子部489b)を配置した。このようにベースとなる36V用(中電圧機器本体31)のターミナル部45の電極部分を分割して利用することにより、中/高電圧電池パック301と中/高電圧電池パック501のいずれの電池パックも装着可能とした。
第2の実施例の中/高電圧電池パック501においても、第1の実施例の中/高電圧電池パック301と同様に中電圧機器本体31と高電圧機器本体461のいずれかに装着するだけで、適切な出力電圧に切り替えることができる。従って、中電圧機器本体に加えて高電圧機器本体の普及を促進する電気機器システムを提供することができる。
図21は本発明の第3の実施例に係る電気機器システムの全体図である。低電圧電池パック101は、実線矢印91に示すように低電圧機器本体1に装着可能(図中の丸記号)であるが、点線矢印96、98に示すように中電圧機器本体31と高電圧機器本体601には装着できない(図中のバツ記号)。低/中電圧電池パック201は、実線矢印92、93に示すように低電圧機器本体1と中電圧機器本体31に装着可能であるが、点線矢印97で示すように高電圧機器本体601には装着できない。電池パック701は三電圧対応の電池パック(以下、「三電圧電池パック」と称する)であり、実線矢印792~794のように低電圧機器本体1、中電圧機器本体31、高電圧機器本体601のいずれに対しても装着可能である。三電圧電池パック701は、装着された電気機器本体(1、31、601)に対応する電圧、即ち、18V,36V、72Vの何れかを自動的に選択して出力する。第3の実施例における高電圧機器本体601は、図1で示した高電圧機器本体61に比べてターミナル部615(後述の図27、図28参照)の形状が異なる。尚、図21では電池パックとして三電圧電池パック701の一種類だけを図示しているが、図15にて示す中/高電圧電池パック301は、低電圧機器本体1、中電圧機器本体31には使用可能であるが、接続端子部の形状の違いから高電圧機器本体601には装着できない。
三電圧電池パック701の外観は、図5に示す中/高電圧電池パック301と同様であって、特に、三電圧電池パック701に形成される電気機器本体(1、31、601)に装着するためのレール部238a、238b(図5参照)と、スロット群配置領域220(図5参照)のスロットの大きさ、電気機器本体(1、31、601)側との装着状態を維持又は解除するためのラッチ機構は互換性がある。
三電圧電池パック701のケース内には、合計20本の電池セルを収容する。使用する電池セルの種類をリチウムイオン電池セル(定格3.6V)とする場合、72Vの電圧を得るためには、電池セルを20本直列に接続する必要がある。また、36Vの電圧を得るためには、電池セル10本を直列に接続し、それら2組の直列接続をさらに並列に接続する。また、18Vの電圧を得るためには、電池セル5本ずつを直列に接続し、4組の直列接続をすべて並列に接続する。
三電圧電池パック701は、電気機器本体(1、31、601)から取り外した後に図示しない外部充電器を用いて充電が可能である。ここでは、18V用充電器を準備すれば三電圧電池パック701が可能である。また、36V用の充電器や72V用の充電器であっても三電圧電池パック701の充電が可能である。尚、図21に示す電気機器システムでは、低電圧、中電圧、高電圧の組み合わせを、18V、36V、72Vにて構成したが、本発明はこれらの電圧の組み合わせだけに限られず、低電圧を18V以外のnボルト(但し、n>0)として、中電圧を低電圧の2倍(2nボルト)とし、高電圧を低電圧の4倍(4nボルト)としても良い。
図22は図21の三電圧電池パック701の接続端子群を示す図であり、(A)は回路基板730と接続端子群740全体の斜視図であり、(B)は大型端子部品721の斜視図であり、(C)は小型端子部品726の斜視図である。三電圧電池パック701は、リチウムイオン電池セル5本を一つのセルユニットとし、各セルユニットの出力を4つの正極端子745~748と4つの負極端子761~764に各々接続する(詳細は図23にて説明する)。741~744(前から741、742、743、744の順で配置。745~748、761~764も同様)は、充電用の正極端子(C+端子)であって、正極端子741は図示しないヒューズを介して正極端子745に接続され、同様にして正極端子742~744は図示しないヒューズを介して正極端子746~748にそれぞれ接続される。
正極端子組(741~748)と負極端子組(761~764)は、図15~図17で示した第2の実施例の正極端子組と負極端子組の数を、2倍に増やしたものである。これら正極端子組(741~748)と負極端子組(761~764)に用いる部品(接続端子片)として、(B)に示す大型端子部品721と、(C)に示す小型端子部品726の2種類を準備する。そして、図22(A)に示すように回路基板730の前方から後方にかけて小型端子部品726、大型端子部品721、小型端子部品726、大型端子部品721を交互に配置することで、充電用の正極端子組(741~744)、放電用の正極端子組(745~748)、負極端子組(761~764)を構成する。このように正負の端子群を4分割とし、それぞれの端子に18Vのセルユニットの正極又は負極を接続するようにした。
図22の回路基板730の上側を覆う上ケース(図示せず)は、図5で示した電池パック301の上ケース310と互換形状であって、左右方向に並ぶ8本のスロットの間隔や形状が同じである。充電用の正極端子組(741~744)は、図5で示したスロット221と同形状のスロット(図示せず)の内側に配置される。また、放電用の正極端子組(745~748)は、図5で示したスロット222と同形状のスロット(図示せず)の内側に配置される。また、負極端子組(761~764)は、図5で示したスロット227と同形状のスロット(図示せず)の内側に配置される。なお、図5で示したスロット222、227は、上下方向で二分割するよう分割壁を設けても良い。電池パック301と中電圧機器本体31とを接続した場合、図9(A)に示すように、スロットの上段側(第1スロット)には、電源端子となる正極入力端子52、負極入力端子57が挿入され、スロットの下段側(第2スロット)には、ショートバー59の端子部59b、59cが挿入される。一方、電池パック301と高電圧機器本体61とを接続した場合、図9(B)に示すように、スロットの上段側には、電源端子となる正極入力端子81、負極入力端子87が挿入されると共に、ショートバー89の端子部89b、89cが挿入され、スロットの下段側には、高電圧機器本体61のいずれの端子も挿入されない。このように、電源端子が挿入されるスロットを分割する分割壁を電池パック301に設ければ、スロットの内部に配置された端子同士の不意な接触を抑制することができる。なお、分割壁は電池パック301のハウジングと一体でも別体でも良い。
回路基板730の正極端子群(745~748)と負極端子群(761~764)の間には、3つの信号端子(754~756)が設けられる。また、負極端子群(761~764)の左側には、1つの信号端子(758)が設けられる。3つの信号端子はT端子754、V端子755、LS端子756であり、それらの形状及び機能は、図7~図8で示したT端子264、V端子265、LS端子266と同じである。また、負極端子群(761~764)の左側の信号端子はLD端子758であり、その形状及び機能は、図7~図8で示したLD端子268と同じである。
図22(B)は大型端子部品721を示す図である。大型端子部品721は、図23で示す正極端子742、744、746、748と、負極端子762、764として用いられる部品である。大型端子部品721は金属の一体品であり、ここでは金属板のプレス加工によって製造される。大型端子部品721は主に3つの部位、即ち、腕部721a、721bと、基台部721cと、脚部721d、721eである。接続端子片として重要なのは腕部721a、721bとしての形状であり、基台部721cとの接続部では、間隔d2であるが、上方に行くにつれて左右方向の腕部721a、721bの間隔が狭まり、最接近点ではd4となるように近接する(ここで、d4<d2)。また、最接近点を越えたら上側にいくにつれて左右の腕部721a、721bの間隔が広がりd5となる(d4<d5<d2)。脚部721d、721eの間隔d1と、基台部721cと腕部との接続部の間隔d2は同じである。
基台部721cは、角柱状に形成された左右の腕部721a、721bの下側延長部を連結する部位であり、所定の板厚を有する中実状に形成される。基台部721cの下側には、2本の脚部721d、721eが延在する。脚部721d、721eは、回路基板730に形成された貫通穴(図では見えない)を下側にまで貫通させて、回路基板730の下側にて回路パターンに半田付けすることにより大型端子部品721を回路基板730に固定するために形成される。脚部721d、721eの前後方向の厚さは、腕部721a、721bほど厚く形成されず、薄めに形成される。基台部721cの底面は平坦に形成され、底面が回路基板730と良好に接触して安定するように形成される。
図22(C)は小型端子部品726を示す図である。小型端子部品726は、図22(A)に示す正極端子741、743、745、747と、負極端子761、763として用いられる部品である。小型端子部品726は大型端子部品721と同様に金属のプレス加工で製造される一体品である。小型端子部品726は主に3つの部位、即ち、腕部726a、726bと、基台部726cと、脚部726d、726eである。基台部726cとの接続部分における小型端子部品726の左右方向の間隔はd7であるが、上方に行くにつれて左右方向の腕部726a、726bの間隔が狭まり、最接近点ではd8となるように近接する(ここで、d8<d7)。また、最接近点を越えたら上側にいくにつれて左右の腕部726a、726bの間隔が広がりd9となる(d8<d7<d9)。脚部726d、726eの間隔d6と、基台部721cと腕部との接続部の間隔d7は同じである
基台部726cの下側には、2本の脚部726d、726eが延在する。脚部726d、726eは、回路基板730に形成された貫通穴(図では見えない)を下側にまで貫通させて、回路基板730の下側にて回路パターンに半田付けすることにより小型端子部品726を回路基板730に固定するために形成される。脚部726d、726eの前後方向の厚さは、脚部721d、721eと同様に薄く形成される。
小型端子部品726の腕部726a及び726bの嵌合部位の基台部726cの上端からの高さh1は、後述する第1のショートバー631(図25参照)の上下中心位置と、後述する第3のショートバー633の端子部の下端付近の位置(図25参照)と、ほぼ同じとされる。一方、大型端子部品721では基台部721cの上端からの高さh1部分では、腕部721aと721bの間隔d3は、第1~第3のショートバー631~633(後述の図23参照)や、正極入力端子622、負極入力端子627の左右方向幅に比べて十分な大きさ(例えば間隔d3が左右方向幅の2倍以上)とされる。なお、大型端子部品721の腕部721a及び721bの嵌合部位の基台部721cの上端からの高さh2は、小型端子部品726の高さh1より大きい(例えば高さhが高さhの2倍以上)。
図23は(A)は三電圧電池パック701と低電圧機器本体1との接続回路図である。三電圧電池パック701は、4組のセルユニット771~774を有する。第1及び第2の実施例と同様に、各セルユニット771~774は、5本の電池セルが直列接続されたもので、それぞれのセルユニットが18Vの出力を有する。図中、各セルユニット(5本の電池セル)の最上端と最下端に示す電圧(単位ボルト、18V)は、グランド(0V)に対する電位である。また、接続端子(22、27)付近に示す電圧も、グランド(0V)に対する電位である。第1のセルユニット771の正極は正極端子745に結線され、負極は負極端子764に結線される。同様に、第2のセルユニット772の正極は正極端子746に結線され、負極は負極端子761に結線され、第3のセルユニット773の正極は正極端子747に結線され、負極は負極端子762に結線され、第4のセルユニット774の正極は正極端子748に結線され、負極は負極端子763に結線される。
正極入力端子22と負極入力端子27は、図7で説明した低電圧機器本体1に用いられる18V入力用の端子である。正極入力端子22は、4つの正極端子745~748のすべてと接触し、負極入力端子27は、4つの負極端子761~764のすべてと接触する。ここで、正極入力端子22の接触部位(図22(B)及び(C)の嵌合部位に相当)を見るとわかるように、正極端子745、747は正極入力端子22の下側半分領域で接触し、正極端子746、748は正極入力端子22の上側半分領域で接触する。同様に、負極端子761、763は負極入力端子27の下側半分領域で接触し、負極端子762、764は負極入力端子27の上側半分領域で接触する。以上の接続状態から、4つのセルユニット771~774を並列接続した18Vが三電圧電池パック701から電気機器本体1に出力される。
図23(B)は三電圧電池パック701と中電圧機器本体31との接続回路図である。各セルユニット771~774と、正極端子745~748及び負極端子761~744への結線は図23(A)と同じである。図23(B)では図8で示した36V用の中電圧機器本体31が接続される。ここでは、大型端子部品721を用いた正極端子746、748が正極入力端子52と接触し、小型端子部品726を用いた正極端子745、747がショートバー59の端子部59bと接触する。同様に、大型端子部品721を用いた負極端子762、764が負極入力端子57と接触し、小型端子部品726を用いた負極端子761、763がショートバー59の端子部59cと接触する。以上の接続結果から、セルユニット771と773が並列に接続されて低電位側(0V-18V間)を形成し、セルユニット772と774が並列に接続されて高電位側(18V-36V間)を形成し、これら低電位側のセルユニット771、773と、高電圧側のセルユニット772、774が直列に接続されることにより、正極入力端子52と負極入力端子57間に定格電圧36Vの直流が出力される。この接続例では、正極入力端子52と負極入力端子57が「中電圧並列端子」に相当し、ショートバー59が「中電圧直列端子」に相当する。
図24(A)は本発明の第3の実施例に係る三電圧電池パック701と高電圧機器本体601との接続回路図であり、(B)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615と接続端子群740の電力端子部分が嵌合した状態を示す斜視図である。高電圧機器本体601のターミナル部615には、正極入力端子622と負極入力端子627に加えて3本のショートバー631、632、633が設けられる。ショートバー631、632、633は、図8で示した36V用の中電圧機器本体31で示したショートバー59と同様の機能を果たすもので、正極端子745~747と、負極端子761~763を短絡させる機能を果たす。第1のショートバー631は正極端子745と負極端子761を短絡させ、第2のショートバー632は正極端子746と負極端子762を短絡させ、第3のショートバー633は正極端子747と負極端子763を短絡させる。このように接続される結果、第1のセルユニット771~第4のセルユニット774がすべて直列に接続される回路が形成され、正極入力端子622と負極入力端子627の間には72Vの直流が出力される。
図24(B)は(A)の部分拡大図であるが、正極入力端子622は、端子部622aと、鋳込み部622bと、接続部622cと、から構成される。鋳込み部622bは端子部622aと接続部622cの間に形成され、ターミナル615の樹脂に鋳込まれる部分となる。負極入力端子627cも同様に端子部627aと、鋳込み部627b(符号は後述の図28参照)と、接続部627cにより構成される。第1のショートバー631は、図8で示した36V用のショートバー59と同様に、上方から見た形状がコの字状であって、正極端子745と負極端子761と接触する部分(後述の図26で示す端子部631b、631c)が水平方向、前から後ろ方向に延在する。第2のショートバー632も第1のショートバー631と同様に、上方から見た形状がコの字状であって、正極端子746と負極端子762と接触する部分(後述の図26で示す端子部632b、632c)が水平方向、前から後ろ方向に延在するように形成される。第1のショートバー631の水平部631aと第2のショートバー632の水平部632aは、共に左右方向に延在するように配置され、お互いが上下方向及び前後方向に所定の距離を隔てるように配置される。
第3のショートバー633は、第1及び第2のショートバー631、632とは異なり、図18で示した72V用のショートバー489と同様に、前方から見た形状がコの字状とされ、正極端子747と負極端子763と接触する。第3のショートバー633の水平部633aは、左右方向に延在するように配置される。正極入力端子622は、上端付近に貫通穴を有する接続部622cが形成され、下端付近に正極端子748の腕部748a、748b(符号は後述の図26参照)と嵌合する端子部622aが形成され、接続部622cと端子部622aとの間の部位が、ターミナル部615(後述の図28参照)にて樹脂の部分に鋳込まれる鋳込み部622bとなる。負極入力端子627も正極入力端子622と同じ形状であり、上端付近に貫通穴を有する接続部627cが形成される。
以上、図23及び図24で示す端子形状を実現することによって、三電圧電池パック701にて、18V、36V、72Vの三電圧の出力可能な電池パックが実現できた。特に、三電圧電池パック701は、72V対応の新しい高電圧機器本体601だけでなく、18V用電気機器本体1、36V用電気機器本体31にも対応できるので、使用者によっては三電圧電池パック701を購入するだけですべての電気機器本体(1、31、601)に対応可能となるというメリットがある。また、三電圧電池パック701も、18V用の充電器を用いて充電できるので、72V用の専用充電器を準備する必要が無く、使い勝手が大変良い。
図25(A)は、図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615と、三電圧電池パック701の電力端子部分(745~745)が嵌合する前の状態を示す側面図である。ここでは、高電圧機器本体601側のターミナル部615(後述の図28参照)に設けられる部分に網掛けを付して、三電圧電池パック701側に設けられる部分と区別しやすいようにしている。三電圧電池パック701を高電圧機器本体601に装着するには、高電圧機器本体601を前方側から後方側に相対移動させる(三電圧電池パック701側を高電圧機器本体601側に移動させても同じである)。ここで図25(A)に示すように、ターミナル部615を矢印635の方向に近づけて、正極入力端子622の端子部622aが正極端子748に嵌合し、第3ショートバー633の端子部633bが正極端子747に嵌合し、第2ショートバー632の端子部632bが正極端子746に嵌合し、第1ショートバー631の端子部631bが正極端子745に嵌合する。
図25(B)は(A)の状態から、ターミナル部615と、三電圧電池パック701の電力端子部分(745~745)が嵌合した後の状態を示す側面図である。ここでは、上側に正極端子745~748の前後方向幅と、それらの間隔を数値(単位mm)で示している。図25にて理解できるように、正極端子745、747として図22(C)にて示した小型端子部品726が用いられ、正極端子746、748として図22(B)にて示した大型端子部品721が設けられる。正極端子745~748の前後方向の長さは1.2mmであり、それらが一定の間隔(1.3mm間隔)にてお互いが非接触となるように配置される。つまり、正極端子745~748の腕部における前後方向の長さ(腕部の厚さ)よりも、正極端子745~748のそれぞれの間隔を大きくした。
正極入力端子622の端子部622aの前後方向の長さは0.9mmであり、正極端子748の前後方向の長さ1.2mmに比べてやや小さく形成される。一方、第3ショートバー633の前後厚は、1.2mmとして、正極端子747の腕部と同じ前後厚としている。高電圧機器本体601を電池パック701の前方側から後方側に相対移動させると、図25(A)の矢印635のようにハッチングした側の正極入力端子622とショートバー631~633が正極端子745~748に接近する。この移動時には、電池パック701のレール部と、電気機器本体601のレール部が係合状態にあるため、ターミナル部615は矢印635の方向に直線的な移動となる。この移動により三電圧電池パック701の装着時には、正極入力端子622は、正極端子745の上側を矢印635方向に非接触で移動し、正極端子746の腕部と一時的に嵌合状態となってさらに移動し、正極端子747の上側を矢印635方向に接触しないで移動し、装着方向635の必要移動量の最後の位置(装着位置)にて正極端子748の腕部748a、748b(符号は図26(B)参照)と嵌合する。
矢印635の移動時に第3のショートバー633は、正極端子745の腕部745a、745bと一時的に嵌合状態となってからさらに移動し、次に、正極端子746の腕部746a、746bと一時的に嵌合状態となってからさらに移動し、装着方向635の必要移動量の最後の位置にて正極端子747の腕部747a、747b(符号は図26(B)参照)と嵌合する。第2のショートバー632は、矢印635のような移動時に、正極端子745の上側を矢印635方向に接触せずに移動し、装着位置にて正極端子746の腕部746a、746b(符号は図26(B)参照)と嵌合する。第1のショートバー631は、矢印635のような移動時に装着位置にて正極端子745の腕部745a、745b(符号は図26(B)参照)と嵌合するだけで、正極端子746~748とは関係しない。尚、図25では、4つの正極端子745~758を説明したが、負極端子761~764の形状と、ショートバー631~633との嵌合状態は、4つの正極端子745~758と同一の状態となる。
このように三電圧電池パック701の装着時には、電気機器本体1側の正極入力端子622は、嵌合対象の正極端子748以外に、正極端子746に干渉する。また、第3のショートバー633は、嵌合対象の正極端子747以外に、正極端子745、746に干渉する。第2のショートバー633は、嵌合対象の正極端子746にだけ嵌合し、その他の正極端子745、747、748には干渉しない。第1のショートバー631は、嵌合対象の正極端子745にだけ嵌合し、その他の正極端子746~748には干渉しない。
図26(A)は図24(B)の前面図である。(A)の図から、小型端子部品726を用いた正極端子745及び負極端子761と、大型端子部品721を用いた正極端子746及び負極端子762の大きさが理解できよう。正極端子群(745~748)と負極端子群(761~764)の左右方向の内側の幅は30mmであり、この間隔は従来の18V用の電池パック101(図3参照)、36V用の電池パック201(図3参照)の正極入力端子と負極入力端子との間隔と同じである。第1のショートバー631は、左右方向に延在する水平部631aと、水平部631aの両端から後方に向けて、正極端子745と嵌合する端子部631bと、負極端子761と嵌合する端子部631cが形成される。端子部631bの高さ方向の位置は、正極端子745の腕部745a、745bの最接近部分(図22(C)で示した嵌合部位)を含むように配置される。同様に、端子部631cの高さ方向の位置は、負極端子761の腕部761a、761bの最接近部分(図22(C)で示した嵌合部位)を含むように配置される。
第2のショートバー632は、左右方向に延在する水平部632aと、水平部632aの両端から後方に向けて延在して正極端子746と嵌合する端子部632bと、負極端子762と嵌合する端子部632cが形成される。端子部632bの高さ方向の位置は、正極端子746の腕部746a、746bの最接近部分(図22(B)で示した嵌合部位)を含むように配置される。同様に、端子部632cの高さ方向の位置は、負極端子762の腕部762a、762bの最接近部分(図22(B)で示した嵌合部位)を含むように配置される。
第1のショートバー631と第2のショートバー632の上下方向の間隔は3.7mmである。この図でわかるように、第2のショートバー632の上下方向位置は、正極端子745、747(図25参照)、負極端子761、763よりも上方にあるため、正極端子745、747、負極端子761、763に干渉する虞は無い。一方、第1のショートバー631は、高さ的には正極端子746~748、負極端子762~764に干渉する高さであるが,図25(B)で示したように装着時においても第2のショートバー632は、正極端子746と負極端子762に対して前後方向に離れているため、干渉する虞は無い。
第3のショートバー633は、左右方向に延在する水平部633aと、水平部633aの両端から下方に向けて延在して正極端子747(図25参照)と嵌合する端子部633bと、負極端子763(図25参照)と嵌合する端子部633cが形成される。第3のショートバー633の水平部633aは、大型端子部品721を用いた正極端子746、748及び負極端子762、764よりも上側に離れて位置する。この結果、第3のショートバー633の水平部633aをターミナル部615の樹脂部分中に鋳込むことが容易になる。第2のショートバー632と第3のショートバー633の上下方向の間隔は3.4mmである。端子部633bの下端位置は、正極端子747の腕部747a、747bの最接近部分(嵌合部位)よりもわずかに下側まで延在する。同様に、端子部633cの下端位置は、負極端子763の腕部763a、763bの最接近部分(嵌合部)よりもわずかに下側まで延在する。
図26(B)は、図24(B)の上面図である。正極端子745~748は前後方向に等間隔に配置され、それぞれの腕部(例えば748a、748b)は、左右方向に離れるように配置される。この配置の結果、正極端子745~748の各腕部とターミナル群との接触面は、装着方向と直交するような位置関係となる。同様に、負極端子761~764は前後方向に等間隔に配置され、それぞれの腕部(例えば764a、764b)は、左右方向に離れるように配置される。負極端子761~764の各腕部とターミナル群との接触面は、装着方向と直交するように配置される。第1のショートバー631と第2のショートバー632の前後方向の間隔は1.5mmである。第2のショートバー632と第3のショートバー633の前後方向の間隔は3.4mmである。このように第1のショートバー631の水平部631aを、正極端子745と負極端子761の前後位置よりも前方側にずらすことによって、ショートバー631の水平部631aをターミナル部615の樹脂部分中に鋳込むことができる。同様に、第2のショートバー632の水平部632aを、正極端子746と負極端子762の位置より前方側にずらすことによって、第1のショートバー631と干渉すること無く、第2のショートバー632の水平部632aをターミナル部615の樹脂部分中に鋳込むことができる。
図27は(A)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615の後方側から見た斜視図であり、(B)は(A)の樹脂部分に鋳込まれる接続端子群の斜視図である。ターミナル部615は、複数の接続端子片を合成樹脂に鋳込むことで固定したもので、略直方体状であって中実状の基台部615aと、基台部615aの上側部分を前方に延在させて壁状に形成した上壁部615bを含んで形成される。上壁部615bの内部には、正極入力端子622、負極入力端子627が鋳込まれており、それぞれの接続部622c、627cが上壁部615bよりも上方に露出する。同様にして、T端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628が、上壁部615bと基台部615aに鋳込まれ、上壁部615bより上方に接続部624c、625c、626c、628cが露出する。
所定の厚さを有する上壁部615bには第3ショートバー633の水平部633aが鋳込まれる。上壁部615bの下面からは、正極入力端子622の端子部622aと、負極入力端子627の端子部627a(後述の図28参照)と、第3ショートバー633の端子部633b、633c(後述の図28参照)が下方に延在するようにして露出する。基台部615aの前面側には、第1のショートバー633の端子部631b、631c(後述の図28参照)が水平方向に延在するように露出し、第2のショートバー632の端子部632b、632c(後述の図28参照)が水平方向に延在するように露出する。
図27(B)は(A)の樹脂部分に鋳込まれる接続端子群の斜視図である。信号用の4つの端子(T端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628)のそれぞれは、接続部624c~626c、628cが上壁部615bから露出するように鋳込み部624b~626b、628bが上壁部615cに鋳込まれ、さらに、端子部分の後方側半分が基台部615aに鋳込まれる。また、T端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628の前方側は、第2ショートバー632の水平部632aと干渉しないように湾曲させた切り欠き部(624d、628d等)が形成される。図16で示す中電圧機器本体31用のターミナル部45と比較すると、T端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628の露出部分の上下方向の大きさが、約半分になっている。しかしながら、図16(B)の中/高電圧電池パック501側のT端子364、V端子365、LS端子366、LD端子368の電池パック(101、201、701)側の対応端子との嵌合位置が、下側付近にあるため、図27(B)に示すような端子形状であっても良好に嵌合できる。尚、T端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628の各鋳込み部と、第2ショートバー632の水平部632aは、合成樹脂にて鋳込まれるため、それら各端子と第2ショートバー632が相互に接触することはない。
図28は(A)は図21の高電圧機器本体601におけるターミナル部615の前方側から見た斜視図である。図18で示した中電圧機器本体31の正極入力端子52や負極入力端子57の大きさや形状に比べると、正極入力端子622と負極入力端子627は、上壁部615bから下方向に延在する細棒状され、細長い角柱状の接続端子となっている。正極入力端子622と負極入力端子627の後ろ側には、第3ショートバー633の端子部633b、633cが配置され、これら端子部633b、633cは、正極入力端子622と負極入力端子627と平行に配置され、上壁部615bから下方向に延在する。
第3ショートバー633の端子部633b、633cよりも後方上側には、第2ショートバー632の端子部632b、632cが露出し、後方下側には、第1ショートバー631の端子部631b、631cが露出する。端子部632bと端子部631bの根本付近の周囲は、基台部615aと一体に形成された樹脂覆い616bにより覆われ、端子部632cと端子部631cの根本付近の周囲は、基台部615aと一体に形成された樹脂覆い616eにより覆われ、絶縁される。また、第1ショートバー631の水平部631aは、左右方向に延在する樹脂覆い616cによって全体が覆われ、第2ショートバー632の水平部632aは、左右方向に延在する樹脂覆い616dによって全体が覆われる。
信号伝達用の端子であるT端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628は、図27(B)で示したように端子部分の後端(鋳込み部)をそれぞれ基台部615aに鋳込むことで固定される。ここでは、図7、図8で示した端子群と異なってT端子624、V端子625、LS端子626、LD端子628の上側部分は、上壁部615bの樹脂部分にまで到達していない、即ち、上下方向の幅が小さくなっている。上壁部615bの前側中央には、凸部618が形成される。凸部618は、高電圧機器本体601に対応しない低電圧電池パック101が、ターミナル部615に装着できないようにするために構成された誤装着防止用の第1の阻害部である。尚、ターミナル部615の近傍には、低/中電圧電池パック201(図4参照)を高電圧機器本体601に誤装着できないように、図示しない第2の阻害部(図28では見えない)も形成される。
図28(B)はターミナル部615の樹脂部分の図示を省略して、鋳込まれる電力用の接続端子(622、627)と、第1~第3のショートバー631~633の形状を示す図である。第1~第3のショートバー631~633が、本発明における高電圧直列端子に相当する。正極入力端子622は、端子部622aと上側の接続部622cとの間が上壁部615bへの鋳込み部627bとなる。同様に負極入力端子627は、端子部627aと上側の接続部627cとの間が上壁部615bへの鋳込み部622bとなる。第3ショートバー633の水平部633aは、上壁部615b内にすべて鋳込まれ、第3ショートバー633の鉛直方向に延在する端子部633b、633cは、上側の一部が上壁部615b内に鋳込まれる。第1及び第2ショートバー621,632の水平部631a、632aは基台部615aに鋳込まれる。以上のように、正極入力端子622、負極入力端子627、第1~第3のショートバー631~633はいずれもターミナル部615に鋳込まれることにより強固に固定される。
図29はターミナル部15、45、615の形状を示す模式図であり、これらの大きさ関係を説明するための図である。ターミナル部15の端子配置領域の外形寸法は、長さL、高さHであり、ターミナル部15、45と互換である(但し、誤装着防止用の凸部等の有無は異なるが、ここでは言及しない)。ターミナル部15、45の形状は図14、図20で説明した第1及び第2の実施例と同じ形状である。第3の実施例の72V用のターミナル部615では、正極入力端子622と、3本のショートバー631~633を配置した。端子配置領域において、正極入力端子622は、上側半分且つ前側半分の範囲内で正極端子748と嵌合する。第3のショートバー633の端子部633bは、下側半分且つ前側半分の範囲内で正極端子747と接触する。第2のショートバー632の端子部632bは、上側半分且つ後側半分の範囲内で正極端子746と接触する。第1のショートバー631の端子部631bは、下側半分且つ後側半分の範囲内で正極端子745と接触する。このように、ターミナル部615の高さH、長さLの端子配置領域を上下前後に4分割して、4つの各範囲にてそれぞれ三電圧電池パック701側の接続端子と嵌合するように正極入力端子622と、第1~第3のショートバー631~633を配置した。第3の実施例ではベースとなる36V用(中電圧機器本体31)のターミナル部45の電極部分を4分割して利用することにより、正極入力端子622、負極入力端子627、第1~第3のショートバー631~633、及び、信号端子群624~626、628を効率よく配置することができた。
以上、第3の実施例では電池パック701を、低電圧機器本体1、中電圧機器本体31、高電圧機器本体601のいずれかに装着するだけで、適切な出力電圧に切り替えることができる電気機器システムを実現できた。特に、接続端子を実装する部分の面積を従来よりも増やすことなく、回路基板730の面積を増やすことなく、三電圧に対応可能な三電圧電池パック701を実現できた。すなわち、三電圧電池パック701の正極端子741~748、負極端子761~764の回路基板730上の設置スペースを、従来の電池パック(電圧固定タイプ101、二電圧電池パック201、301)の正極端子及び負極端子の設置スペースと同程度の大きさにできるため、そのため、回路基板730において正極端子と負極端子との間の左右方向のスペースに、従来の電池パックと同様、信号端子を配置することができる。従って、正極端子と負極端子の端子数が増えてもそれら端子の設置スペースの増加を抑えることができるため、回路基板730の大型化を抑制することができる。
第3の実施例では三電圧電池パック701の端子部(正極端子、負極端子、ショートバー)を上下方向(回路基板730から上方)に延びるように構成している。そのため、端子部の前後方向の寸法を抑えることができ、従来の電池パックのように前後方向に延びる端子の配置領域に、多くの端子を配置することができる。その結果、回路基板730の大型化を抑制することができる。また、三電圧電池パック701の端子部を上下方向に延びるように構成し、上下方向の寸法が異なる二種類(大型端子部品721、小型端子部品726)の正極端子745~748、負極端子761~764を用いている。それにより、低電圧機器本体1が接続された場合には、低電圧機器本体1の正極入力端子22及び負極入力端子27は上下方向の幅が大きいため、正極入力端子22と負極入力端子27はそれぞれ全ての正極端子745~748、負極端子761~764に確実に嵌合される。
中電圧電気機器31が接続された場合には、正極入力端子52、負極入力端子57はそれぞれ、大型端子部品721からなる正極端子、負極端子に嵌合され、小型端子部品726からなる正極端子、負極端子には嵌合されない(届かない)ように、上下方向の幅が設定してある。一方、ショートバー59の端子部59b、59cは、前後方向に延びるように構成されており、小型端子部品726からなる正極端子、負極端子の嵌合部位に対応する位置に設けられる。そのため、小型端子部品726からなる正極端子、負極端子には嵌合されるが、大型端子部品721には嵌合されない。これは、大型端子部品721は、第2の実施例(例えば図15)と同様、ショートバー59に接触しないよう一対の腕部の下側の幅寸法がショートバー59の厚みよりも大きく形成されているためである。これにより、中電圧電気機器31の各端子52、57及びショートバー59は、対応する端子のみに確実に嵌合される。
高電圧機器本体601が接続された場合には、正極入力端子622、負極入力端子627、第1から第3のショートバー631~633はそれぞれ、三電圧電池パック701の対応する正極端子、負極端子の嵌合部位確実に嵌合できるよう配置されているため、他の端子に嵌合されることはない。これは、三電圧電池パック701の端子を大型端子部品721と小型端子部品726により構成したことにより実現することができる。また、高電圧機器本体601の端子部(正極入力端子、正極入力端子、ショートバー)は既存の電気機器本体(例えば中電圧機器本体31)に対して増えることになるが、端子部の形状を工夫することにより、ターミナル部615は既存の電気機器本体で使用しているターミナル部(例えば中電圧機器本体31のターミナル部45)の形状を踏襲しているため、ターミナル部615の体積や重量、コストの増加を抑えることができる。
以上のように、本発明によれば、三電圧電池パック701の端子部を、低電圧機器本体1の正極及び負極入力端子、中電圧機器本体31の正極入力端子、負極入力端子及びショートバー、高電圧機器本体601の正極入力端子、負極入力端子及び3つのショートバーに対応した端子構造としたため、幅広い電圧に対応した電気機器システムを提供することができる。また、既存の電圧固定電池パックや二電圧電池パックとの互換性を維持でき、互換性や汎用性を向上した電気機器システムを提供することができる。また、三電圧電池パックを用いた電気機器システムを提供することができる。
図30は図21の三電圧電池パック701における電池セルの配置を示す斜視図である。ここでは第1のセルユニット771は、5本の電池セル771a~771eが図示のように配置され、金属製の接続タブによって隣接する電池セルの正極と負極が電気的に直列接続される。尚、実際には電池セルは、セパレータという合成樹脂製の保持部材により固定されるが、ここではセパレータの図示は省略している。図中、+(プラス)と表示しているのが電池セルの正極側であり、-(マイナス)と表示しているのが負極側である。第1のセルユニット771は、正極出力が、電池セル771aから矢印のように取り出されて、正極端子745まで配線される(具体的な配線経路の説明は省略する)。第2~第4のセルユニット772~774も同様に配線され、それぞれの正極出力は、電池セル772aから矢印のように正極端子746に配線され、電池セル773aから矢印のように正極端子747に配線され、電池セル774aから矢印のように正極端子748に配線される。
第1~第4のセルユニット771~774の負極側は、三電圧電池パック701の左側側面から配線され、電池セル771eの左側から矢印のように負極端子761に配線され、電池セル772eの左側から負極端子762に配線され、電池セル773eの左側から負極端子763に配線され、電池セル774eの左側から負極端子764に配線される。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では、低電圧、中電圧、高電圧の組み合わせを、定格18V,36V、72Vにて実現したが、これらの組み合わせだけでなく、nV、2nV、4nV(但し、n>0)の関係とすれば本発明を他の電圧の電池パック群に容易に適用できる。また、各電池パック内に収容される電池セルの種類、形状、電圧は任意で有り、円筒形のリチウムイオン電池以外の電池セルを用いて電気機器システムを実現しても良い。
1…低電圧機器本体、1A…インパクト工具、2…ハウジング、2a…胴体部、2b…ハンドル部、4…動作スイッチ、8…先端工具保持部、9…先端工具、10…電池パック装着部、11a,11b…レール部、12…湾曲部、14…突起部、15,15A…ターミナル部、15a…垂直面、15b…水平面、16…基台部分、21,22…正極入力端子、24…T端子、25…V端子、26…LS端子、27…負極入力端子、28…LD端子、31…中電圧機器本体、45…ターミナル部、46…基台部、47…仕切り板、48…(誤装着防止用の)凸部、51,52…正極入力端子、54…T端子、55…V端子、56…LS端子、57…負極入力端子、58…LD端子、59…ショートバー、59a…接続部、59b,59c…短絡用端子部、61…高電圧機器本体、75…ターミナル部、76…基台部、82…正極入力端子、84…T端子、84c,85c,86c,88c…接続部、85…V端子、86…LS端子、87…負極入力端子、88…LD端子、89…ショートバー、89a…接続部、89b,89c…短絡用端子部、101…低電圧電池パック、102…下ケース、105…スリット、110…上ケース、111…下段面、114…段差部、115…上段面、120…スロット群配置領域、121~128…スロット、131…ストッパ部、132…隆起部、133…後方斜面、134…スリット、138a,138b…レール部、141a,141b…ラッチボタン、142a,142b…係止部、145…第1セルユニット、146…第2セルユニット、201…低/中電圧電池パック、201…電池パック、202…下ケース、210…上ケース、211…下段面、215…上段面、216…凹部、217a,217b…凸部、238a…レール部、241a…ラッチ、245…第1セルユニット、245a,245e…電池セル、246…第2セルユニット、246a,246e…電池セル、250…回路基板、260…接続端子群、261,262…上側正極端子、262a,262b…腕部、262c…脚部、264…T端子、265…V端子、266…LS端子、267…上側負極端子、267a,267b…腕部、268…LD端子、271,272…下側正極端子、272a,272b…腕部、277…下側負極端子、277a,277b…腕部、280…表示部、281~284…表示窓、285…スイッチボタン、301…中/高電圧電池パック、302…下ケース、302a…延長部、310…上ケース、310a…延長部、345…第1セルユニット、346…第2セルユニット、350…回路基板、360…接続端子群、361,362…上側正極端子、362a,362b…腕部、364…T端子、365…V端子、366…LS端子、367…上側負極端子、367a…腕部、368…LD端子、371,372…下側正極端子、372a,372b…腕部、377…下側負極端子、377a,377b…腕部、461…高電圧機器本体、475…ターミナル部、476…基台部、476a…水平部、478…凸部、482…正極入力端子、487…負極入力端子、489…ショートバー、489a…接続部、489b,489c…(ショートバーの)端子部、501…中/高電圧電池パック、545…第1セルユニット、546…第2セルユニット、550…回路基板、560…接続端子群、561,562…後側正極端子、561a,561b…腕部、562a,562b…腕部、562a,562d…脚部、567…前側負極端子、567a,567b…腕部、571,572…前側正極端子、577…後側負極端子、577a,577b…腕部、601…高電圧機器本体、615…ターミナル部、615a…基台部、615b…上壁部、618…凸部、622…正極入力端子、622a…端子部、622b…鋳込み部、622c…接続部、624…T端子、625…V端子、626…LS端子、627…負極入力端子、627a…端子部、627c…接続部、628…LD端子、631…ショートバー、631a…水平部、631b,631c…端子部、632…ショートバー、632a…水平部、632b…端子部、632c…端子部、633…ショートバー、633a…水平部、633b…端子部、633c…端子部、635…装着方向、701…三電圧電池パック、721…大型端子部品、721a,721b…腕部、721c…基台部、721d,721e…脚部、726…小型端子部品、726a,726b…腕部、726c…基台部、726d,726e…脚部、730…回路基板、740…接続端子群、741~748…正極端子、745a,745b,746a,746b…腕部、747a,747b,748a,748b…腕部、754…T端子、755…V端子、756…LS端子、758…LD端子、761~764…負極端子、761a,761b,762a,762b…腕部、763a,763b,764a,764b…腕部、771~774…セルユニット、771a~771e,772a~772e…電池セル、773a~773e,774a~774e…電池セル 

Claims (13)

  1. 低電圧又は中電圧を出力可能な低/中電圧電池パックと、
    中電圧又は高電圧を出力可能な中/高電圧電池パックと、
    前記低/中電圧電池パックに接続され前記低電圧の供給を受けるよう構成された低電圧機器本体と、
    前記低/中電圧電池パック及び中/高電圧電池パックに接続され前記中電圧の供給を受けるよう構成された中電圧機器本体と、
    前記中/高電圧電池パックに接続され前記高電圧の供給を受けるよう構成された高電圧機器本体と、
    を有することを特徴とする電気機器システム。
  2. 請求項1に記載の電気機器システムであって、
    前記低/中電圧電池パック及び前記中/高電圧電池パックはそれぞれ、複数のセルユニットを有し、
    前記中電圧機器本体は、前記低/中電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットを直列接続する中電圧直列端子と、前記中/高電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットを並列接続する中電圧並列端子と、を有し、
    前記高電圧機器本体は、前記中/高電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットを直列接続する高電圧直列端子を有する、
    ことを特徴とする電気機器システム。
  3. 請求項2に記載の電気機器システムであって、
    前記中電圧機器本体が前記中/高電圧電池パックに接続された場合に、前記中電圧直列端子はいずれの端子にも接続されない、
    ことを特徴とする電気機器システム。
  4. 請求項2又は3に記載の電気機器システムであって、
    前記中/高圧電池パックは、前記複数のセルユニットの一つの正極及び負極に接続される一対の第1の出力端子と、前記複数のセルユニットの別の一つの正極及び負極に接続される一対の第2の出力端子と、を有し、
    前記高電圧機器本体は、前記一対の第1の出力端子の正極及び負極の一方に接続される第1の入力端子と、前記一対の第2の出力端子の正極及び負極の他方に接続される第2の入力端子と、を有し、
    前記高電圧直列端子は、前記一対の第1の出力端子の正極及び負極の他方及び前記一対の第2の出力端子の正極及び負極の一方に接続される、
    ことを特徴とする電気機器システム。
  5. 請求項3に記載の電気機器システムであって、
    前記中/高電圧電池パックは、前記複数のセルユニットの上方に配置される基板と、前記基板から上方に延び前記複数のセルユニットの一つの正極及び負極に接続される一対の第1の出力端子と、前記基板から上方に延び前記複数のセルユニットの別の一つの正極及び負極に接続される一対の第2の出力端子と、を有し、
    前記一対の第1の出力端子及び前記一対の第2の出力端子はそれぞれ、前記中電圧機器本体の入力端子と接続される接続部と、前記接続部と前記基板との間であって前記中電圧直列端子を回避する回避部と、を有する、
    ことを特徴とする電気機器システム。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電気機器システムであって、
    前記中/高電圧電池パックは更に、前記低電圧を出力できるよう構成される、
    ことを特徴とする電気機器システム。
  7. 複数のセルユニットと、前記複数のセルユニットのそれぞれに接続された出力端子と、を有する電池パックであって、低/中/電圧を出力可能な三電圧電池パック及び低/中電圧を出力可能な低/中電圧電池パックの一方の電池パックと、
    前記三電圧電池パックが接続可能で、接続された前記三電圧電池パックから高電圧の供給を受けるように構成された高電圧機器本体と、
    前記三電圧電池パック又は前記低/中電圧電池パックが接続可能で、接続された前記三電圧電池パック又は前記低/中電圧電池パック電池パックから中電圧の供給を受けるように構成された中電圧機器本体と、
    前記三電圧電池パック又は前記低/中電圧電池パックが接続可能で、接続された前記三電圧電池パック又は前記低/中電圧電池パックから低電圧の供給を受けるように構成された低電圧機器本体と、
    を備えたことを特徴とする電気機器システム。
  8. 請求項7に記載の電気機器システムであって、
    前記中電圧機器本体は、前記三電圧電池パックに接続された場合に前記出力端子の一部に接続されて前記複数のセルユニットを直列接続し、低/中電圧電池パックに接続された場合に前記出力端子の一部に接続されて前記複数のセルユニットの全てを直列接続するよう構成された中電圧直列端子を有することを特徴とする電気機器システム。
  9. 請求項8に記載の電気機器システムであって、
    前記中電圧機器本体は、前記三電圧電池パックに接続された場合に前記出力端子の一部とは別の出力端子に接続されて前記複数のセルユニットを並列接続し、前記低/中電圧電池パックに接続された場合に前記出力端子の一部とは別の出力端子に接続されるよう構成された中電圧並列端子を有することを特徴とする電気機器システム。
  10. 請求項9に記載の電気機器システムであって、
    複数のセルユニットと、前記複数のセルユニットのそれぞれに接続された出力端子と、を有し、前記中電圧及び前記高電圧を出力可能な中/高電圧電池パックを備え、
    前記中電圧機器本体が前記中/高電圧電池パックに接続された場合、
     前記中電圧直列端子は、前記出力端子に接続されないよう構成され、
     前記中電圧並列端子は、前記出力端子に接続されて前記複数のセルユニットを並列接続するよう構成されることを特徴とする電気機器システム。
  11. 低電圧、中電圧及び高電圧を出力可能な三電圧電池パックと、
    前記低電圧、前記中電圧、前記高電圧のいずれか2つを出力可能な二電圧電池パック、又は、前記低電圧、前記中電圧、前記高電圧のいずれか1つを出力可能な一電圧電池パックと、
    前記三電圧電池パック及び前記高電圧を出力可能な前記二電圧電池パック又は前記高電圧を出力可能な前記一電圧電池パックに接続され、前記高電圧の供給を受けるように構成された高電圧機器本体と、
    前記三電圧電池パック及び前記中電圧を出力可能な前記二電圧電池パック又は前記中電圧を出力可能な前記一電圧電池パックに接続され、前記中電圧の供給を受けるように構成された中電圧機器本体と、
    前記三電圧電池パック及び前記低電圧を出力可能な前記二電圧電池パック又は前記低電圧を出力可能な前記一電圧電池パックに接続され、前記低電圧の供給を受けるように構成された低電圧機器本体と、を備えたことを特徴とする電気機器システム。
  12. 請求項11に記載の電気機器システムであって、
    前記三電圧電池パック及び前記二電圧電池パックはそれぞれ、複数のセルユニットを有し、前記中電圧機器本体は、
     前記三電圧電池パックに接続された場合又は前記中電圧と前記高電圧を出力可能な前記二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットの一部を直列接続すると共に、前記低電圧と前記中電圧を出力可能な前記二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットを直列接続する中電圧直列端子と、
     前記三電圧電池パックに接続された場合又は前記中電圧と前記高電圧を出力可能な前記二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットの一部を並列接続すると共に、前記低電圧と前記中電圧を出力可能な前記二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットを並列接続する中電圧並列端子と、を有し、
    前記高電圧機器本体は、前記三電圧電池パックに接続された場合又は前記中電圧と前記高電圧を出力可能な前記二電圧電池パックに接続された場合に当該電池パックの前記複数のセルユニットを直列接続する高電圧直列端子を有する、
    ことを特徴とする電気機器システム。
  13. 第1の複数のセルユニットを有し、前記複数のセルユニットの接続状態に応じて出力電圧を中電圧と高電圧に切替可能であり、高電圧機器本体と中電圧機器本体とに接続可能な中/高電圧電池パックであって、
    前記高電圧機器本体及び中電圧機器本体の電源端子が挿入可能な第1スロットと、
    前記高電圧機器本体と接続した場合に前記高電圧機器本体のいずれの端子も挿入されない第2スロットと、を有し、
    前記第2スロットは、前記中電圧機器本体と接続した場合に、前記中電圧機器本体に設けられたショートバーであって、第2の複数のセルユニットを有して出力電圧を低電圧と前記中電圧に切替可能な低/中電圧電池パックに前記中電圧機器本体を接続した際に前記第2の複数のセルユニットを直列接続する前記ショートバーが挿入される、
    ことを特徴とする電池パック。 
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